Ваттметр переменного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 1505,82, Бюллетень М 18 Дата опубликования описания 15.05.82 В,Л.Соседка Л.Ф.Коломойцева, Е,Н,Логачеви Г.К.Курлов(72) Авторы изобретения Ъднепропетровский ордена ТрудовокрасноЗнамени горный институт нм. Артема(54) ВАТТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительнсй технике и может быть использовано для построения точныханалоговых и цифровых ваттметров переменного тока,/Известны устройства для измерениямощности, содержащее умножители надатчиках Холла, стабилизаторы тока,фаэовращатели, квадраторы, блок памяти, интеграторы, усилители, реле, делители тока и напряжения, выпрямителидифференцирующую цепочку., демодулятор, задающий генератор, блоки управления, ждущий мультивибратор исвязи между ними 11 .Недостатком данного ваттметраявляется низкая точность.Известен ваттметр переменного тока, содержащий датчик тока, датчикнапряжения, преобразователь аналогкод, выходь 1 которого подключены кинформационным вхогам преобразователя код-аналог 21 .Недостатком известного ваттметраявляется низкая точность при несинусоидальных режимах.Цель изобретения - повышение точнссти при несннусоидальных режимах,Поставленная цель достигается тем 1что в устрсйетно, содержащее датчик тока, датчик напряжения, преобразователь аналог-код, выходы которого подключены к информационным входам преобразователя код-аналог, введены анализатор .спектра, задачик весовых коэффициентов, выпрямитель, блок сравнения, масштабный усилитель, сумматор, преобразователь напряжения в частоту импульсов, счетчик, регистра тор, причем выход датчика тока соединен с первым входом анализатора спектра, выходы которого подключены к входам эадатчика весовых коэффициентов, выход которого соединен с 15 аналоговым входом преобразователякод-аналог, а через масштабный усилитель - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-аналог, выход датчика напряжения подключен к второму входу анализатора спектра и через выпрямитель - к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного 25 напряжения, выход блока сравненияподключен к входу преобразователя аналог-код, выход сумматора через последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту импуль-, 30 сов и счетчик подключен к регистратору50 Яз.поЭ Е и; И, (1)3. бО При этом анализатор спектра содер,жит генератор функций Радемахера, выход которого соединен с входом триггера и с первыми входами блока синхро ниэации и эадатчика временных интервалов, второй вход которого соединен с шиной пусковых импульсов, а выход подключен к второму входу блока скнхрониэации, третий вход которого сое-, динен с вторым входом анализатора спектра, выходы триггера подключены 10 к первым входам аналсговых ключей, вторые входы которых соединены с выходами блока синхронизации, выходы аналоговых ключей подключены к входу генератора Функций Уолша, выходы 5 которого через группы аналоговых ключей соединены с входами эадатчика весовых коэффициентов, управляющие входы первой группы аналоговых ключей подключены к выходу инвертора, 20 вход которого соединен с первым входом анализатора спектра и с управляющими входами другой группы управляющих ключей.На чертеже представлена блок-схема ваттметра переменного тока.Ваттметр переменного тока содержит датчик 1 тока, датчик 2 напряжения, преобразователь 3 аналог-код, преобразователь 4 код-аналог, анализатор 5 спектра, задатчик 6 весовых коэффициентов, выпрямитель 7, блок 8 сравнения, масштабный усилитель 9, сумматор 10, преобразователь. 11 напряжения в частоту импульсов, счетчик 12, регистратор 13.Кроме того, анализатор 5 спектра включает в себя генератор 14 функций Радемахера, триггер 15, блок 16 синхронизации, эадатчик 17 временных интервалов, аналоговые ключи 18 и 19, 40 первая группа 20 аналоговых ключей, вторая группа 21 аналоговых ключей, вторая группа 21 аналоговых ключей, генератор 22 функций Уолша,инвертор 23.Устройство работает следующим об разом.Импульсы частотой й из генератора Функций Радемахера 14 поступают на счетный вход триггера 15, прямой и инверсный выход которого через аналоговые ключи 20 и 21 подает эти импульсы на входы генератора 22 функций Уолша. На выходе генератора 22 функций Уолша генерируется система функций Уолша К;, необходимая для апроксимации синусоидальной функциф единичной амплитуды согласно следующему выражению где. а, - коэ Ффици ен ты ряда Фурьеуолша, определяемые по формулеТ- ТЯ 1 п.О,Ж65 Причем выход прямого канала триггера 15 формирует я 1 пой, а инверсного канала - -я 1 пй 1. Сигналы с выхода генератора 22 функций Уолша поступают на управляющие входы групп 20 и 21 аналоговых ключей, выходы которых подключены ко входам задатчика 6 весовых коэффициентов, в качестве которого может. использоваться операционный усилитель на.п входов.Коэффициент передачи по каждому каналу этого усилителя определяется значением коэффициента ряда фурьеУолша а, а число каналов и требуемой точностью апроксимации, т.е.количеством функций Уолша. На неуправляющие входы первой группы 20 аналоговых ключей поступает сигнал с выхода датчика 1 тока, а на неуправляющие входы аналоговых ключей 21 поступает сигнал с выхода датчика 1 тока через инвертор 23. Такое соединение группы аналоговых ключей 20 и 21, задатчика 6 весовых коэффициентов, датчика 1 тока и инвертора 23 позволяет операцию умножения заменить операцией сложения 1 я 1 поЭж 1(С) Е а; Ц)1.1Для того, чтобы это выражение определяло активную мощность, необходимо осуществить синхронизацию синтезируемой синусоиды с сетью. Для этих целей служит блок 16, на выход которо. го подаются высокочастотные колебания с выхода генератора 14 функций Раде- Махера и входное напряжение О, мощность которого необходимо измерить. В блоке 16 определяется знаковая Функция сигнала П(я 1 уп 0) и вырабатываются короткие импульсы при переходе напряжения 0 через нуль (осуществляется дифференцирование яагуп 0). В том же блоке вырабатывается последовательность импульсов при перехоДе через нуль знаковой функции с выхода генератора 14 функций Радемахера (я 1 уп Г). По сигна- лу "Пуск" подается разрешающий импульс в блок 16 синхронизации от задатчика 17 временных интервалов. В момент появления короткого импульса от функцииопределяется знак ящп 11 и после появления первого импульса от ящп й определяется знак функции я 1 цп й. При одинаковых знаках я 1 уп П и я 1 дп Г блок 16 включает прямой канал (ключ 18 закрывается), при разных знаках блок 16 включает инверсный канал (ключ 19 закрывается). Таким образом осуществляется синхронизация синтезируемой синусоиды с сетью. После осуществления синхронизации блок 16 отключается. Он может включиться через некоторое время, определяемое задатчиком 17 временных интервалов, в качествеФормула изобретения 1. Ваттметр переменного тока, содержащий датчик тока, датчик напряжения, преобразователь аналог-код, выходы которого подключены к информационным входам преобразователя код-аналог, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности при несинусоидальных режимах, в не 50 которого может быть использован счетчик, так как генератор функции Радемахера 14 имеет высокую стабильность. Тогда при заполнении кольцевого счетчика, на его выходе появляется импульс, который подается в 5 блок 16 синхронизации, по команде которого происходит синхронизация синтезируемой синусоиды с сетью.Таким образом на выходе задачика 16 весовых коэффициентов появляется 1 О сигнал, равный произведению текущегозначения тока на напряжение единичнойамплитуды. Если бы напряжение было быстабильным, то этот сигнал необходимо было бы подать на масштабный усилитель 9 с требуемям коэффициентомусиления. В действительности коэффициент усиления масштабного усилителя 9 выбран такой величины, чтобыего произведение на единичную амп Олитуду дало, например, минимально допустимое значение напряжения в сетиУр, Значение этого напряжения вводитсяв блок 8 сравнения, на второй вход которого подается через выпрямитель 725текущее значение напряжения О. На выходе блока 8 появляется аналоговый сигнал, равный Б - Бэ=а 0, который пре"обраэователем 3 аналог-код преобразуется в код. Этот код подается напреобразователь 4 код-аналог и на выходе его появляется сигнал, пропорциональный 1 В)дц(1) . Сигналы с,выходов преобразователя 4 и усилителя 9 подаются на сумматор 10, выходной сигнал которого пропорционален 35 активной мощности, преобразуется в .частоту импульсов преобразователем 11 напряжение-частота, а затем подается на счетчик 12, выход которо го соединен с регистратором 1340В предложенном устройстве за счет введения анализатора спектра, задатчика весовых коэффициентов, выпрямителя, блока сравнения, масштабного усилителя, сумматора повышает ся точность измерения мощности при несинусоидальных режимах. го введены анализатор спектра, задатчик весовых коэффициентов, выпрямитель, блок сравнения, масштабный усилитель, сумматор, преобразователь напряжения в частоту импульсов, счетчик, регистратор, причем выход датчика тока соединен с первым входом анализатора спектра, выходы которого подключены к входам задатчика весовых коэффициентов, выход которого соединен с аналоговым входом преобразователя код-аналог, а через мааатабный усилитель - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-аналог, выход датчика напряжения подключен к вто. рому входу анализатора спектра и через выпрямитель - к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к входу преобразователя аналогкод, выход сумматора через последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту импульсов и счетчик подключен к регистратору.. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что анализатор спектра содержит генератор Функций Радемахера, выход которого соединен с входом триггера и с первыми входами блока синхронизации и задатчика временных интервалов, второй вхоц которого соединен с шиной пусковых импульсов, а выход подключен к второму входу блока синхронизации, третий вход которого соединен .с вторым входом анализатора спектра, выхо ды триггера подключены к первым входам аналоговых ключей, вторые входы которых соединены с выходами блока синхронизации, выходы аналоговых ключей подключены к входу генератора функций Уолша, выходы которого через группы аналоговых ключей соединены с входами задатчика весовых коэффициентов, управляющие входы первой 5 группы аналоговых ключей подключены к выходу инвертора, вход ко- торого соединен с первым входом анализатора спектра и с управляющими входами другой группы аналоговых ключей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР 9 351170, кл. 6 01 В 21/00, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР У 375779, кл. С 01 й 21/06, 18.01.72.928241 Составитель Т.КрасноваТехред Л. Лч тор Н.Ывыдка 229/56 Тираж 719 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Х, Зака одписное Филиал ППП "Патент", г. Ужг Проектная, 4 едактор Н. Волов митета СССРоткрытийская наб., д. 4/5