Преобразователь активной мощностив количество импульсов

71) Заявите Львовски ордена Лени м. Ленинско54 ) ПРЕОЬРАЗО ВАТЕЛЬ АКТ ИВНОИ МОЩНОСТИ В КОЛИЧЕСТВО ИМПУЛЬСОВ их ка,логическ ,синхронизаделителя овоипредтив н сиичесттора Г.1мощности ано на исг) с 1 и ОО Ь ока; наизвенове гд з и низе сущоброно Изобретение относится к циф электроизмерительнои технике и назначено для преобразования а мощности переменного тока в ко во импульсов.Известен преобразователь мо содержащий устройство перемнож величин входного тока и напряж преобразователь полученного пр дения в выходную величину, в о работы которого лежит реализац висимости- О(С)1с 3 С,- активная мощностьи( й), О ( й ) - соответствующие 1 текущие значения входноготока и напряжения;Т - период колебанийвходного тока илинапряжения ) 11 .Наиболее близким по техническойности к изобретению является преразователь активной мощности в цифвой код, состоящий из калиброванго резистора, управляемого делителя, ключа, преобразователя напряжения в код,генератора образцовой частоты,политехническии институкомсомола егистра,триггера зн стройств,элементов четчика и сумматораИзмерение активно том устройстве осно анин равенстват е Т - период переменного тО . - мгновенные значенияпряжения и тока;п - число отсчетов за ериод Т.Оба эти преобразователи имеют кую точность преобразования.Целью изобретения является повышение точности преобразования.Достигается это тем, что в преобразователь активной мощности в количество импульсов, содержащий калиброванный резистор, преобразователь напряжения в код, генератор образцовой частоты, триггер знака, логическое устройство, элементы И, сумматор-делитель, счетчик и ключ, в котором шины входного тока подключены к выводам калиброванного резистора, выхо ключа соединен с первым входом преобразователя напряжения в код, вто845109 50 55 60 рой вход которого соединен с выходомгенератора образцовой частоты, выходзнака преобразователя напряжения вкод соединен с первым входом логического устройства и через первый элемент И с входом триггера знака, выход которого подключен к второму входу логиеского устройства, а выходыпоследнего. соединены с входами сумматора-делителя, в него введены фиксаторы уровня, сдвиговый регистр,элементы задержки, формирователь импульсов и преобразователь кода в число импульсов, причем выводы калиброванного резистора через первый фиксатор уровня соединены с первым входомключа, шины входного напряжения че-рез второи фиксатор уровня подключены к второму входу ключа, входы сброса в нуль фиксаторов уровня соединены с выходом элемента задержки и входами сброса в нуль счетчика, преобразователя напряжения в код, сдвигового регистра, сумматора-делителя, управляющие входы фиксаторов уровня соединены с прямым выходом щ-го разряда счетчика, с управляющим входомключа и первым входом второго элемента И, первый выход преобразователянапряжения в код соединен с вторымвходом второго и первым входом третьего элементов И, третий выход - свходом управления сдвигового регистра, выход генератора образцовой частоты соединен с входом счетчика ипервым входом четвертого элемента И,выход третьего элемента И подключенк третьему входу логического устройства, выход второго элемента И - квходу сдвигового регистра, выходы которого подключены к соответствующимвходам логического устройства, а выходы последнего подключены через сумматор-делитель к первой группе информационных входов преобразователякодов в число импульсов, вход формирователя импульсов подключен к однойиз шин входного тока, а выход к входу элемента задержки и к входу записи преобразователя кодов в число импульсов, инверсный выход в-го разрядасчетчика соединен с вторыми входамипервого и третьего элементов И, а егоинформационные входы подключены квторои группе информационных входовпреобразователя кодов в число импульсов. Преобразователь кодов в числоимпульсов содержит регистр, блоксравнения кодов, элементы И и ИЛИ,элемент неравнозначности и реверсивный счетчик-регистр, причем его входзаписи подключен к входам записирегистра и реверсивного счетчика-регистра, первая группа информационныхвходов подключена к соответствующимвходам реверсивного счетчика-регистра, а вторая группа к соответствующим входам регистра и блока сравнения кодов, другие входы последнего 20 25 35 40 подсоединены к выходам регистра, а выходы через элемент ИЛИ - к первому входу пятого элемента И, входы сложения и вычитания реверсивного счетчика-регистра подключены соответственно к прямому и инверсному выходам старшего разряда, а информационныевыходы подсоединены через элемент неравнозначности к вторым входам четвертого и пятого элементов И, выходпятого элемента И. соединен с входом реверсивного счетчика-регистра, выходы четвертого и пятого элементов И подключены соответственно к первой и второй выходным шинам преобразователя.На чертеже приведена структурная схема преобразователя активной мощности в количество импульсов.Преобразователь состоит из калиброванного резистора 1, фиксаторов 2 и 3 уровня, ключа 4, преобразователя 5 напряжения в код, генератора б образцовой частоты, триггера 7 знака, элементов И 8, 9 и 10, логического устройства 11, сдвигового регистра 12, сумматора-делителя 13, элементов 14 и 15 задержки, формирователя 16 импульсов, счетчика 17 и преобразователя 18 кодов в число импульсов, содержащего регистр 19, блок 20 срав-нения кодов, элемент И 1 И 21, элемент И 22, 23, элемент неравнозначности 24 и реверсивный счетчик-регистр 25.Калиброванный резистор 1, сое,чиненный с фиксатором 2, и фиксатор 3 подключены к входным шинам тока и напряжения соответственно. Выходы фиксаторов 2 и 3 через соответствующиевходы ключа 4 подключены к входупреобразователя 5, второй вход которого соединен с выходом генератора б, входом счетчика 17 и первым входом элемента 23, Выходпреобразователя 5соединен через элемент 10 с входомустройства 11, остальные входы которого соединены соответственно с информационными выходами регистра 12,выходом знака преобразователя 5 ивыходом триггера 7, а выходы - с входами сумматора-делителя 13. Выходзнака преобразователя 5,соединен также через элемент 8 с входом триггера7, а выход синхроимпульсов - с входом управления регистра 12, Выходпоследнего разряда сумматора-делителя 13, в цепи переноса которого включены элементы 14 задержки, через элемент 14 задержки соединен с входомпервогоразряда. Вход формирователя16 соединен с входной шиной тока, авыход - с входами записи регистра 19и счетчика-регистра 25 и через элемент.15 " с входами сброса фиксаторов 2 и 3, преобразователя 5, регистра 12, сумматора-делителя 13 и счетчика 17. Прямой и инверсный выходыв-го разряда счетчика 17 соединенысоответственно с входами управленияфиксаторов 2 и 3, ключа 4 и вторымвходом элемента 9, и вторыми входами элементов 8 и 10, Информационные выходы счетчика 17 соединены с информационными входами регистра 19 и соответствующими входами блока 20, .другие входы которого соединены с информационными выходами регистра 19, а выходы - с входом элемента ИЛИ 21. Выход элемента ИЛИ 21 соединен через элемент 22 с первой выходной шиной преобразователя и входом счетчика- регистра 25, информационные входы которого соединены с выходами сумматора-делителя 13, выходы - с входами элемента 24, а входы сложения и вычитания соответственно - с прямым и инверсным выходами старшего разряда. Выход элемента 24 соединен с вторыми входами элементов И 22 и 23, а выход элементаИ 23 подключен к второй выходной шине преобразователя. 20Преобразователь активной мощности работает следующим образом.Формирователь 16 выделяет периоды Т колебаний входного тока и в начале каждого периода формирует импульс, 25 управляющийпереносом информации из счетчика 17 в регистр 19 и из сумматора-делителя 13 - в счетчик-регистр 25 и сбросом в ноль фиксаторов 2 и 3, преобразователя 5, регистра 12, сум- щ 0 матора-делителя 13 и счетчика 17. Последний между каждыми двумя импульсами с выхода Формирователя 16 подсчитывает количество импульсов Иг частотой следования 1 О с выхода гейератора 35 образцовои частоты йт = Г . Т, пропорциональное периоду входного тока.В моменты установления в единичное состояние а-го разряда счетчика 17 фиксаторы 2 и 3 запоминают соответственно значение падения напряжения на 40 калиброванном резисторе 1, прямо пропорциональное мгновенному значению входного тока 3 и мгновенное значение входного напряжения О.; . Напряжение с фиксаторов 2 и 3 подключается 45 к входу преобразователя 5 ключом 4 соответственна при единичном и нулевом состоянии в-го разряда счетчика 17.На протяжении времени нахождения 50 л-го разряда счетчика 17 в одном и . том же состоянии преобразователь 5 Формирует серию синхроимпульсов, на протяжении действия каждого из которых с выхода последнего поступает значение очередного разряда кода преобразуемого напряжения.Таким образом при единичном состоянии щ-го разряда счетчика 17 на выходе преобразователя 5 Формируется последовательный код напряжения, про- е 0 порционального мгновенному значению входного тока, которое поступает через элемент 9 на вход регистра 12 и поскольку сдвиг в последнем осуще ствляется концом каждого синхроим пульса. записывается в этом регистре к окончанию своего формирования.При переключении в-го разряда счетчика 17 в нулевое состояние триг-. гер 7 устанавливается в состояние, соответствукщее знаку мгновенного значения тока (в единичное - при ми в . нусе, нулевое при плюсе), Разряды кода мгновенного значения входного напряжения О;, поочередно формирующиеся на выходе преобразовтеля 5, через элемент 10 поступают на вход логического устройства 11 и, если имеют единичное значение, разрешают перенос кода напряжения, пропорционального мгновенному значению тока, сдвигакщегося в регистре 12 на один разряд вправо с окончанием каждого синхроимпульса, из регистра 12 в сумматор-делитель 13, где производится сложение его с уже находящимся там кодом. Причем .устройство 11 производит сравнение знаков мгновенных значений входного тока и напряжения соответственно потенциалов на выходе триггера 7 и выходе знака преобразователя 5) и при их совпадении подключает к входам сумматора-делителя 13 прямые выходы регистра 12, а при несовпадении - инверсные и устанавливает старший знаковый) разряд сумматора-делителя 13 в соответствующее состояние.Так м образом, к концу преобразования очередного значения входного напряжения в код в сумматоре-делителе 13 фиксируется прямои при положительном знаке) или обратный при отрицательном знаке) код числа, пропорционального очередному произведению мгновенных значений входного тока и напряжения, а к концу очередного периода колебаний входного тока код числа, пропорционального сумме произведений мгновенных значений входного тока и напряжения за этот период, т. е. значению активной энергииПКЕ О.11 где К - коэффициент пропорционально- сти.В начале следующего периода код числа, соответствующего значению активной энергии, переносится из сумматора-делителя 13 в счетчик-регистр 25.Счетчик 17, регистр 19, блок 20 и элемент 21 образуют интегратор последовательного переноса, на выходе которого формируется частотно- импульсная последовательность часто" той следованияИт бМоцгде йсч в числовая емкость счетчика17 и регистра 19.Импульсы этой посл едов атель нос ти. поступают через элемент 22 на вход счетчика-регистра 25, работающего в режиме вычитания при нулевом значении старшего разряда код энергии прямой, знак - положительный) или в режиме сложения - при единичном состоянии (код энергии - обратный, знак - отрицательнын). При установлении всех разрядов счетчика-регистра 25 в нулевое состояние при вычитании или единичное - при сложении на выходе элемента 24 появляется нулевой сигнал, запрещающий прохождение импульсов частотой следования Г и Го соответственно на выходе элементов 22 и 23.При этом за время с от момента переноса кода энергии н счетчик-регистр 25 до установления нуля на выходе элемента 24На выход элемементов 22 и 23 пройдет количество импульсов, пропорциональное соответственно значению активной энергии и значению активной мощности РС 11 СР = КсГ = КоПреимуществом преобразователя активнои мощности в количество импульсов является независимость результата вычисления активнои мощности от периода входного тока, которая обеспечивается путем деления результата вычисления активной энергии на величину этого периода, а не за счет фиксированного числа отсчетов за период, Это, во-первых, позволяет определять значение активной энергии, и во-вторых, дает возможность проведения отсчетов мгновенных значений входного тока и напряжения на протяжении всего периода независимо от частоты колебаний входных сигналов, а следовательно приводит к полному учету информации за период, результатом чего является снижение погрешности ее преобразования.Формула изобретения1. Преобразователь активной мощности в количество импульсов, содержащий калиброванный резистор, преобразователь напряжения в код, генератор образцовой частоты, триггер знака, логическое устройство, элементы И, сумматор-делитель, счетчик и ключ, в котором шины входного тока подключены к выводам калиброванного резистора, выход ключа соединен с первым входом преобразователя напряжения н код, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход знака преобразователя напряжения н код соединен с первым ВХОДОМ ЛОГИЧЕСКОГО УСтРОйотНа И ЧЕРЕЗ первый элемент И с входом три ггера знака, выход которого подключен к второму входу логического устройства, а выходы последнего соединены с входами сумматора-делителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности преобразо вания, в него введены фиксаторы уровня, сдвиговый регистр, элементы задержки, формирователь импульсов ипреобразователь кода в число импульсов, причем выводы калиброванного 5 резистора через первый Фиксатор уро- ня соединены с первым входом ключа,шины входного напряжения через второй фиксатор уровня подключены к второму входу ключа, входы сброса н 20 нуль фиксаторов уровня соединены свыходом элемента задержки и входамисброса в нуль счетчика, преобразователя напряжения в код, сдниговогорегистра, сумматора-делителя, управ - 2 ляющие нходы Фиксаторов уровня соединены с прямым выходом п 1-го разряда счетчика, с управляющим входом ключа и первым входом второго элементаИ, первый выход преобразователя напряжения в код соединен с вторым входом второго и первым входом третьегоэлементов И, второй выходс входомуправления сдвигового регистра, выходгенератора образцовой частоты соединен с входом счетчика и первым входом четвертого элемента И, выходтретьего элемента И подключен к третьему входу логического устройства,выход второго элемента И - к входусдвигового регистра, выходы которого 40 подключены к соответствующим входамлогического устроиства, а выходы последнего подключены через сумматорделитель к первой группе информационных входов преобразователя кодов вчисло импульсов, вход формирователяимпульсов подключен к одной из шинвходного тока, а выход к входу элемента задержки и к входу записи преобразователя кодов в число импульсов,инверсный выход п 1-го разряда счетчика соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, а .его информационные выходы подключены кь торой группе информацион ных входовпреобразователя кодов в число импульсов.2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что преббразователь кодов н число импульсовсодержит триггер, блок сравнения ко- Щ дон, элементы И и ИЛИ, элемент неравнозначности и реверсивный счетчикрегистр, причем его вход записи под -ключен к входам эа 11 лси регистра иреверсивного с 1 ег гика - р:.гистра, пер В ая гРУппа и н ФОР ма 1111 О 111114 х ВходоВ пОд -I о ключена к соответствующим входам реверсивного счетчика-регистра, а вторая группа - к соответствующим входамрегистра и блока сравнения кодов,другие входы которого подсоединенык выходам регистра, а выходы черезэлемент ИЛИ - к первому входу пятого элемента И, входы сложения и вычитания реверсивного счетчика-регистра подключены соответственно кпрямому и инверсному выходам старшего разряда, а информационные выходыподсоединены через элемент неравноэначности к вторым входам четвертогои пятого элементов И, выход пятого элемента И соединен с входом реверсивного счетчика-регистра, выходычетвертого и пятого элементов И подключены соответственно к первой ивторой выходным шинам преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Мартяшин А, И Шахов Э. К.,Шляндин В. М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. - М Энергия,1976, с. 189. 2. Авторское свидетельство СССР Р 223459 кл. С 01 й 21/06, 05,07.69.илиал ППП Патент .Ужгород,ул,Проектная,1