Быстродействующий датчик составляющих тока

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 12 ОБОЗ ц 4 С 01 К 19/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИ Н АВТОРСИ-21 н к первомуи, а выход ыходу блок к третьему ервый вход ым выходом перевходукотороблокаом датыходног лока, с вт Бюл, ордентитут оединен записи,нина поли- Ленинского выход - с вых ка к оОсудАРстБенный комитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с, В. Г. Гапановичий(54)(57) 1. БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДАТЧИСОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКА, содержащий преобразователь напряжения, вход которого подключен к первому входу датчика, и преобразователь тока в напряжение, вход которого подключенк второму входу датчика, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и быстродействияв него введены измеритель мгновенного значения напряжения, формирователь знака, блок перезаписи кода ивыходной блок, причем выход преобразователя напряжения соединен с первым входом измерителя, второй входкоторого соединен с выходом преобразователя тока в напряжение и первым входом формирователя знака, первый выход - с вторым входом формирователя знака, второй выход - спервым входом блока перезаписи,третий выход - с вторым входом блока перезаписи, а четвертый выход -с вторым входом выходного блока, тртий вход формирователя знака под 2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю -щ-и й с я тем, что измеритель мгновенного значения напряжения выполнен в виде формирователя синхронизирующих импульсов, вход которого образует первый вход измерителя, а выход подключен к входам первого и второго детекторов, выход второго детектора через первый аналоговый инвертор подключен к вторым входам элемента ИЛИ и формирователя им пульсов памяти, первые входы которых подключены к выходу первого детектора, выход формирователя импульсов памяти через формирователь управляющих импульсов подключен к входам третьего и четвертого дете торов, выходы которых подключены соответственно к входу первого элемента задержки и к входу второго аналогового инвертора, выход перв го элемента задержки подключен к входу установки в "1" первого триггера и образует первый выход измерителя, выход второго аналогового инвертора подключен к входу установки в "0" первого триггера и образует третий выход измерителя, выход первого триггера подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП), вход сброса которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а информационный вход - к выходу формирователя модуля, вход которого об1205039 разует нторой вход измерителя, цифровой выход АЦП образует второй выход"измерителя, аналоговый выходАЦП - четвертый выход измерителя. 3. Датчик по пп. 1 и е, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что Формирователь знака выполнен в виде Формирователя импульсов знака, вход которого образует первый вход формирователя знака, а выход подключен к входу пятого детектора и шестого детектора, выход которого через третий аналоговый инвертор подключен к первому входу первого элемента И, выход пятого детектора подключен к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И объединены и образуют второй вход Формирователя знака, а выходы подКлючены соответственно к . входу установки в 0 и к входу установки в "1" промежуточного триггера знака, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, а инверсный выход - с первым входом четвертого элемента И, вторые входы третьего и четвертого элементов И объединены и образуют третий вход формирователя знака, выходы подключены соответственно к входу установки в "1" и к входу установки в 0 триггера знака,Изобретение относится к электро- измерительной технике.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия датчика,На фиг. 1 приведена блок-схема датчика; на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Быстродействующий датчик составляющих тока содержит преобразователь 1 напряжения, вход которого подключен к первому входу датчика, а выход - к первому входу измерителя 2 мгновенного значения напряжения, второй вход которого подключен к выходу преобразователя 3 тока в напряжение и к первому входу формирователя 4 знака; входпреобразователя 3 подвыход которого образует выход Формирователя знака.4, Датчик по пп. 1-3, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок перезаписи кода выполнен в виде регистра памяти, первый вход которого образует второй вход блока, а выход подключен к входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и к входу дешифратора, выход которого подключен к входу второго элемента задержки и образует первый выход блока, выход второго элемента задержки подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого об. разует первый вход блока, а выход подключен к второму входу регистра, выход ЦАП образует второй выходблока,5, Датчик по пп. 1-4, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что выходной блок выполнен в виде амплитудного селектора, первый и второй входы которого образуют соответственно первый и второй входы блока, а выход подключен к входу коммутатора, управляющий вход коммутатора образует третий вход блока, первый выход коммутатора через четвертый аналоговый инвертор подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен второй выход коммутатора, выход сумматора образует выход блока. ключен к второму входу датчика, квторому входу формирователя 4 подключен первый выход измерителя 2, ак третьему входу - первый выход блока 5 перезаписи кода, к первомувходу которого подключен второй выход измерителя 2, к второму входу -третий выход измерителя 2, а к второму выходу - первый вход выходного 1 О блока б, к второму нходу которогоподключен четвертый выход измерителя 2, а к третьему входу - выходФормирователя 4; выход блока б образует выход датчика.15 Измеритель 2 мгновенного значения напряжения состоит из формирователя 7 синхронизирующих импульсов,1205039 50 звход которого образует первый вход измерителя 2, а выходы подключены к входам первого 8 и второго 9 детекторов; выход детектора 9 через. первый аналоговый инвертор 10 подклю 5 чен к вторым входам элемента ИЛИ 11 и Формирователя 12 импульсов памяти, первые входы которых подключены к выходу детектора 8, выход формирователя 12 через формирователь 13О управляющих импульсов подключен к входу третьего и четвертого детекторов 14 и 15, выходы которых подключены соответственно к входам первого элемента 16 задержки и второго аналогового инвертора 17, выход элемента 16 подключен к входу установки в "1" первого триггера 18 и образует первый выход измерителя 2, выход инвертора 17 подключен к входу установки в "0" триггера 18 и образует третий выход измерителя 2, выход триггера 18 подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 19 последовательного уравновешивания, вход сброса которого подключен к выходу элемента ИЛИ 11, а информационный вход - к выходу формирователя 20 модуля, вход которого образует второй вход измерителя 2, цифровой выход АЦП 19 образует второй выход измерителя 2, аналоговый выход АЦП 19 образует четвертый восход измерителя 2.формирователь 4 знака состоит из формирователя 21 импульсов знака, вход которого образует первый вход формирователя 4, а выход подключен к входу пятого детектора 22 и шестого детектора 23, выход которого через третий аналоговый инвертор 24 под 40 ключен к первому входу первого элемента И 25, выход детектора 22 подключен к первому входу второго элемента И 26, вторые входы элементов И 25 и 26 объединены и образуют второй вход формирователя 4, выходы элементов И 25 и 26 подключены соот 11 11 ве тственно к входам установки в 0 и установки в " 1 " промежуточного триггера 2 7 знака, прямой выход которого подключен к первому входу третьего элемента И 28, инверсный выход - к первому входу че тв ертого элемента И 2 9; вторые входы элементов И 2 8 и 2 9 объединены и образуют 55 третий вход формирователя 4, а выходы подключены соответственно к входам установки в " 1 " и установки в"0" триггера 30 знака, выход кото- рого образует выход формирователя 4.Блок 5 перезаписи кода состоит из регистра 31 памяти, первый вход которого образует второй вход блока 5, а выход подключен к входам цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 32 и дешифратора 33, выход которого подключен к входу элемента 34 задержки и образует первый выход блока 5, выход элемента 34 подключен к первому входу седьмого элемента И 35, второй вход которого образует первый вход блока 5, а выход подключен к второму входу регистра 31; выход ЦАП 32 образует второй выход блока 5.Выходной блок 6 состоит иэ амплитудного селектора 36, первый и второй входы которого образуют соответственно первый и второй входы блока 6, а выход подключен к входу аналогового коммутатора 37, управляю-, щий вход коммутатора 37 образует третий вход блока 6, первый выход коммутатора 37 через четвертый аналоговый инвертор 38 подключен к первому входу сумматора 39, к второму входу которого подключен второй выход коммутатора 37; выход сумматора 39 образует выход блока 6.Преобразователь 1 напряжения представляет собой трансформатор напряжения, выход которого подключен к входу двухкаскадного интегратора. Каждый из каскадов интегратора осуществляет сдвиг сигнала по фазе на 45 . При фиксации активной составляющей тока интегратор отключен (сдвиг по фазе между выходным и входным напряжениями равен нулю), при фиксации реактивной составляющей интегратор включен (сдвиг по фазе .между выходным и входным напряжениями равен 90 ).Преобразователь 3 тока в напряжение представляет собой трансфор- матор тока, нагруженный на измерительный шунт.Датчик работает следующим образом.Предварительно, в зависимости от того, какую из составляющих тока необходимо фиксировать: активную или реактивную, соответственно отключают или подключают двухкаскадный интегратор преобразователя 1 напряжения, Затем на вход преобра 512 эователя 1 подают напряжение питающей сети (фиг. 2 а), которое им преобразуется до уровня, необходимого для нормальной работы измерителя 2. На вход преобразователя 3 подают входной (измерительный) ток (Фиг.2 а), преобразуемый им в пропорциональное напряжение. В моменты экстремумов выходного напряжения преобразователя 1 Формирователь 7 Формирует синхроимпульсы различных полярностей (фиг. 2 б). Отрицательные синхроимпульсы выделяются детектором 9 и через инветор 10 поступают на второй вход формирователя 12, на первый вход которого поступают положительные импульсы, выделенные детектором 8На выходе формирователя 12 формируются импульсы памяти (Фиг, 2 в) заданной минимально возможной длительности, На выходе формирователя 13 формируются управляющие импульсы различных полярностей (фиг. 2 г). Положительные управляющие импульсы выделяются блоком 14 и подаются на элемент 16 задержки, обеспечивающий надежную фиксацию мгновенного значения сигнала. Время задержки элемента 16 устанавлива ют равным примерно 1/3 длительности импульсов памяти. Импульсы с выхода элемента 16 (фиг. 2 д) устанавливают триггер 18 в состояние "1" и запускают АПД 19 последовательного уравновешивания. Отрицательные управляющие импульсы выделяются детектором 15, через инвертор 17 (Фиг. 2 ж) сбрасывают триггер 18 в состояние "О" и останавливают АЦП 19. Сброс в "О" содержимого АЦП 19 осуществляется синхроимпульсами (Фиг. 2 б) с выхода элемента ИЛИ 11, поступающими на вход сброса АЦП, Напряжениевыхода преобразователя 3 поступает на вход формирователя 20, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный модулю входного тока, поступающий на информационный вход АЦП 19. По окончании уравновешивания на аналоговом выходе АЦП 19 формируется аналоговый сигнал (фиг. 2 з), пропорциональный мгновенному значению модуля входного тока, а на цифровом выходе код, соответствующий этому аналоговому сигналу. Сигналы на выходах АЦП 19 хранятся до поступления "инхроимпульсов (фиг. 2 б) на вход сброса в "О" АЦП. Таким образом05039 5 10 15 20 25 30 3540 45 50 жительной полярности знака тока (фиг. 2 к) элемент 26 формирует1 1сигнал 1 , поступающий на вход установки в " 1 " триггера 2 7 , который устанавливается по прямому выходу с состояние " 1 " . П ри поступлении сигнала " 1 " от дешифрато ра 3 3 на второй вход элемента И 2 8 триггер на аналоговом и цифровом выходахАЦП 19 формируются и хранятся напротяжении полупериода напряженияпитающей сети аналоговый и цифровойсигналы, соответствующие фиксируемой составляющей входного тока.Для получения непрерывного аналогового сигнала на выходе датчика используется перезапись кода сцифрового выхода АЦП 19 в регистр31 памяти, который предварительносбрасывается в "О" управляющимиимпульсами отрицательной полярности(Фиг. 2 ж). При появлении "О" навыходе регистра 31 дешифратор 33через элемент 34 задержки подает напервый вход элемента И 35 сигналгю1 , разрешающий. перезапись кодас цифрового выхода АЦП 19 в регистр3 1. Перезаписанный код преобразуется ЦАЛ 32 в аналоговый сигнал(Фиг. 2 и), практически повторяющийсигнал с аналогового выхода АЦП 19.Элемент 34 задержки служит для обеспечения перекрытия по времени аналогового сигнала АЦП 19 (фиг, 2 з)и его перезаписанного аналога(Фиг, 2 и),Определение знака входного тохаопределяется следующим образом.Сигнал, соответствующий измеряемому току, с выхода преобразователя3 поступает на вход формирователя21, на выходе которого формируютсяпрямоугольные импульсы (фиг. 2 к),знак которых соответствует знакувходного тока. Детектором 22 вы,целяются импульсы положительнойполярности, а детектором 23 - импульсы отрицательной полярности,поступающие затем на вход инвертора 24. Импульсы положительной полярности знака тока подаются на первый вход элемента И 26, а инвертируемые импульсы отрицательной полярности знака тока - на первый входэлемента И 25, на вторые входыэлементов И 25 и 26 подаются управляющие импульсы (фиг. 2 д) . При совпадении знака управляющих импульсов(Фиг. 2 д) со знаком импульсов поло1205039 30 устанавливается в состояние "1".При,.подаче сигнала "1" на вход аналогового коммутатора 37 осуществляется коммутация выхода селектора 36с первым входом сумматора 39 (приподаче "0" на вход коммутатора 37выход селектора 36 коммутируетсяс входом инвертора 38), Таким образом, аналоговому сигналу (фиг. 2 з)и его перезаписанному аналогу(фиг, 2 и) присваивается положитель 8ный знак, и на выходе сумматора 39, который является выходом датчика составляющих тока, формируется .непрерывный аналоговый сигнал (фиг. 2 л), соответствующий активной или реактивной составляющей входного токаДля отрицательной полуволны на пряжения питающей сети датчик работает аналогично.1205039 аказ 8522/46ВНИИПИ Госу Тираж 747арственногоизобретенийЖ, Рау Подписиомитета СССР и открытийская наб., д. 4/5 по делая3035, Москв Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул . Проектная,Составитель С. Рыбинедактор И. Рыбченко Техред Ж.Кастелевич КорректорТ. Кол