Способ преобразования активной мощности в цифровой код и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетГосударствеииый комитет ССС Р по делам изобретений и открытий. 382.01.6.24 (088,8) Опубликовано 07,0283, Бюллетень Йо 5 Дата опубликования описания 07.02.83 3.И. Швецкий, Г.Н. Лавров и ОИ. Дорбййфр,.ъа9 тЛьвовский ордена Ленина политйенщс%ЙЙ 3 Щотитут:-им. Ленинского комсомола(54) СПОСОБ ПРЕОВРАЗОВАНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЦИФРОВОЙ КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к измерению и кодированию информации и может быть использовано для построения преобразователей активной мощности переменного тока в цифровой код.Известен способ преобразования ак тивной мощности в цифровой код, заключающийся в линейном преобразовании тока и напряжения в импульсные последовательности с Формированием импульсов стабильной длительности в одной из этих последовательностей, а также амплитудной модуляцией второго сигнала этими импульсами, интегрированием частоты второй импульсной последовательности в течение двухпериодов электрической сети с противоположными знаками интегрирования в разных периодах 1),Недостатком указанного способа является низкая точность, так как второй входной сигнал интегрируют не в течение всего периода, а в дискретные промежутки времени, когда присутствует импульс стабильной длительности. Если входной сигнал обогащен высшими гармониками, такой метод преобразования не даст полного учета этих гармоник в результате преобразования. Кроме того, к одному из входныхсигналов предъявляется требованиестабильности его Формы в течение обоих периодов измерительного цикла, несоблюдение которого приведет кпоявлению дополнительной погрешности, ве-.личина которой соответствует величинеразности действующих значений этогосигнала в первом и во втором периодах.Наиболее близким по техническойсущности является способ преобразования активной мощности в цифровойкод, заключающийся в линейном преоб разовании входных напряжений, пропорциональных напряжению и току контролируемой цепи, в частоты импульсов, с формированием импульсов однойиз частот стабильной длительности и 2 О интегрированием второй частоты с изменением направления интегрирования.,Способ осуществляется устройством для преобразования активной мощности в цифровой код, содержащим вход" ной блок, входы которого подключены .к входным шинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного . блока, инвертор, реверсивный счетчик.формирователь. импульсов стабильнойдлительности 2,Недостатками изнестного способаявляются низкие быстродействие иточность, вызванные следующими причинами: , 5необходимостью проведения интегрирования частоты второй частотно-импульсной последовательности в течение двух периодов электрической сети, что приводит к большому времени 1 Опреобразования и возникновению дополнительной погрешности при неравенстве первого Т 1. и второго Т периодов цикла преобразования, абсолютноезначение которой составляет; 15ьм 11,Ю- у Ж; .О),ото необходимостью использования с целью инвертирования входных сигналов операционных усилителей, работа ющих н режиме инвертирования, которые вносят дополнительную погрешность от дребезга нулянеобходимостью использования для коммутации входных сигналов (их прямых и инверсных значений) к преобразователям напряжение - частота аналоговых ключей, что приводит к ограничению частоты входных сигналов или ЗО необходимости увеличения времени преобразования до числа периодов, большего, чем два, но кратного двум, при высоких входных частотах.Целью изобретения является павы шение быстродействия и точности,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вклюЧающему преобразование входных напряжения и тока в пропорциональные напряжения, пре образование полученных напряжений в частоты импульсных последовательностей, формирование импульсов в первой иэ последовательностей со стабильной длительностью и интегрирование вто- .) рой импульсной последовательности с изменением направления интегрирования, интегрирование. проводят в течение одного периода входного напряжения, а изменение направления интегрирования проводят в моменты изменения амплитуды импульсов стабильной дли" тельности первой последовательности.В устройство для осуществления способа, содержащее входной блок, входы которого подключены к входньм шинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного блока, иннертор, реверсинный счетчик, форми О рователь импульсов стабильной длительности, введены первый и второй элементы И, линия задержки, регистратор, причем входы первого и нторого преобразователей напряжения в частоту 65 импульсов подключены к выходам входного блока, выход первого преобразователя напряжения в частоту импуль- есов через формирователь импульсовстабильной длительности соединен свходом первого элемента И и через инвертор - а входом второго элемента И;вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу второго преобразователя напряжения в частоту импульсов а их выходы - к входам реверсивного счетчика, установочный вход которого через, линиюзадержки соединен с выходом нуль-органа и первым входам регистратора,второй вход которого соедицен с выходом реверсивного счетчика.На чеРтеже представлена схема устройства для осуществления способапреобразования активной мощности вцифроной код.Устройство содержит входной блок1, преобраэонатели 2 и 3 напряженияв частоту следования, нуль-органформирователь 5 импульсов стабильной,длительности, инвертор 6, элементы И7 и 8, реверсивный счетчик 9, регистратор 10 и линию 11 задержки. Входывходного блока 1 соединены с шинамивходных сигналов, а выходы - соответственно с входом преобразователя2 напряжения в частоту, входом нульоргана 4 и входом преобразователя 3напряжения в частоту,Входной блок 1 может состоять изкалиброванногО резистора для преобразования входного тока 1(С) н напряжение 0; (С), ему пропорциональное,входных измерительных трансформаторов и напряжения для согласованиявходных цепей со схемой прибора иоперационных усилителей для нормировани входных сигналов.В качестве преобразователей 2 и 3напряжения в частоту могут использоваться мультивибраторы с управляемым разрядом конденсаторов, нулЬ-органа 4 - триггер Шмидта, формирователя5 импульсов стабильной длительности "счетчик с коэффициентом пересчетаТт Й , где Тот - длительность имо фпульса стабильной длительности, й,опсрная частота.Преобразование активной мощности в цифровой код по предложенному способу в предложенном устройстве производится непрерывно в течение каждого периода контролируемой сети периода тока 1(С)1. В начале каждого периода нуль-орган 4 вырабатывает сигнал, разрешающий перенос числа иэ реверсивного счетчика 9 в регистратор 10 результата и сброс реверсивного счетчика 9 в нуль.Входные напряжения ц(С) и ток 1(С) подаются на вход входного блока 1, где 1(С) преобразуется в напряжение995004 а 2 йТ -Е = 0 при й ; - (б)фе ц ст оц 01 2 ТетС учетом (2), (5) н (б) выражение (4) преобразуется к.видуЙ (1) = ) Ы 15 цТ К. Щ 1 Щ)МТогда, задавая чувствительность 8или БО в соответствии с выражениями 10 - юли Ь - -И В) 1 д 1д 01 щ т ц зцЮтгде К - -. коэффициент пропорциональФности.Далее напряжения О; и 0(1) подаются на входы соответственно преобразователей 2 и Э напряжения в частоту импульсор, где преобразуются в импульсные последовательности с частотами следования импульсов, соответственно равными де . и Я - частоты следования1 о иомпульсов на выходах преобразователей2 и Э напряжения в частоту импульсов 20при нулевых входных сигналах)5- 5 - чувствительность соответ(Мственно преобразователей 2 и Э.С появлением каждого импульсана выходе преобразователя 2 напряжения в частоту импульсов, на выходе формирователя 5 импульсов стабильной длительности формируются импульсыстабильной длительности Т , в тече-,ние которых импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частотуимпульсов через элемент И 7 проходятна вход сложения реверсивного счетчика 9.В промежутках же между импУльсами З 5стабильной длительности Т (на выходеинвертора б - единичный потенциал)импульсы с выхода преобразователя Энапряжения в частоту импульсов поступают через элемент И 8 на входвычитания реверсивного счетчика 9.При этом к концу очередного периодаТ колебаний тока Х(С) в последнемнакопится число импульсов:45и :1 р,ь 1 ю-у,н, - ,-т)%1 а)1 и,а с учетом (3) после некоторых преобразований получим56ТосГКь,И)= Р 560 И)О;ь)т +21 тО+ЖЬ) ХО 16 оТстУ+) 21 щТ 50 фИ; Формула изобретения 1. Способ преобразования активноймощности в цифровой код, включающий преобразование входных напряжений и тока в пропорциональные напряжения, преобразование полученных напряжений в частоты импульсных последователь:.- ностей, Формирование импульсов в первой из последовательностей со стаф бильной длительностью и интегрирова"ние второй импульсной последовательности с изменением направления интегрирования, о т ли ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения быст родействия и точности, интегрирова 1 г 5 ЩЦт,а =оо" г 9;О; ЫТ а,И=оо 5 цО Ь)И=о 0. ( ) ему пропорциональное, а 0 .,0; (С) нормализуются,О;Ь):М М, (а) Для периодического переменногосигнала интеграл от этого сигнала запериод его следования равен нулю,где 2,К=З 110 стр - активная мощность.Предлагаемый способ преобразования астивнбй мощности в цифровой код имеет повышенные .быстродействие и точность за счет того, что преобразованиемощности осуществляется за один период колебаний входных.сигналов, а не за два, как по известномуспособу, в результате чего время преобразования уменьшается в два раза. Кроме того, исчезает погрешность ЬЙ (см, выражение (1)1 вызываемая .нера" венством первого и второго периодов цикла преобразования при преобразовании мощности по известному способу.В Устройстве для осуществления предлагаемого способа отсутствуют операционные усилители-инверторы,в результатечего погрешность преобразования мощности посредством этого устройства уменьшается на величину погрешности дребезга нуля операционных усилителей по сравнению с известник преобразователем активной мощ" ,ности в цифровой код.Таким образом, отсутствие анало-говых ключей в предлагаемом устройстве приводит к увеличению его быстродействия по сравнению с известным .преобразователем.995004 ель Т, КрасноваБабинец Кор остав ехред М. Демч едактор А, Иандор Тираж 708сударственного комитета изобретений и открытийа, Ж, Раушская наб одписнССР аказ 633 НИИПИпо дел5, Мос 4/5 иал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние проводят в течение одного пери= ода входного напряжения, а изменение направления интегрирования проводят в моменты изменения амплитуды импуль. сов стабильной длительности первой последовательности.52. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее входной блок, взводы которого подключены к входным щинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного блока, инвертор, реверсивный счетчик, Формирователь импульсов стабильной длительНости, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, в него введены первый и второй элементы И, линия задержки, регистратор, причем входы первого и второго преобразователей напряжения в частоту импульсов под ключены к выходам входного блока, выход первого преобразователя напряжения в частоту импульсов через формирователь импульсов стабильной длительности соединен с входом первогоэлемента И и через инвертор - с входом второго элемента И, вторые входы,первого и второго элементов И подключены к выходу второго преобразователя напряжения в частоту импульсов, а выходы элементов И - к входамреверсивного счетчика, установочныйвход которого через линию задержкисоединен с выходом нуль-органа и первым входом регистратора, второй входкоторого соединен с выходом реверсивного счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторскоесвидетельство СССРР 347906, кл. Н 03 К 13/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССР9 530452, кл, Н 03 К 13/20, 1975.