Устройство для определения коэффициента мощности

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента мощности в широком диапазоне частот.Цель изобретения - повышение быстродействия,На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; 1 Она фиг, 2 - схема блока управления;на фиг.З и 4 - временные диаграммы,поясняющие работу устройства; нафиг.5 - блок-схема алгоритма работывычислительного блока, 15Устройство для определения коэффициента мощности содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦЛ) 1,входную шину 2 напряжения, коммутатор 3, входную шину 4 тока, нуль-орган 5, блок 6 управления, генератор7 опорной частоты, ключ 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10 и вычислительный блок 11.Вход АЦП 1 соединен с шиной 2 перного входного сигнала и первым входом коммутатора 3, второй вход которого подсоединен к шине 4 второговходного сигнала, а управляющийвход - К первому выходу 12 блока 6 ЗОуправления, второй выход 13 которого соединен с запускающим входомАЦП 1, выход коммутатора 3 подключенк входу нуль-органа 5, выход которого соединен с первым входом блока 6управления, третий выход 14 которогосвязан с управляющим входом ключа 8,вход которого соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, а вы-,ход - со счетным входом реверсивного 40счетчика 9, вход управления оежимомработы которого подключен к етвертому выходу 15 блока 6 управ ения, выходы разрядов подсоединены к информационным входами дешифратора 1 О, пятый 45выход 16 блока 6 управления соединенс управляющим входом вычислительногоблока 11, первый 17 и второй 18 выходы дешифратора соединены с вторым итретьим входами блока б управления,информационные входы блока 11 связаныс выходами разрядов АЦП 1, шина 19"Пуск" устройства подключена к четверто-му входу блока 6 управления, входу установки нуля реверсивного счетчика 9и входу начальной установки вычислительного блока 11.Блок 6 управления содержит тактируемые 0-триггеры 20-23, одновибраторы 24 и 25, схемы И 26-28, схему НЕ 29 и схему ИЛИ 30.Устройство для определения коэффициента мощности работает следующим образом.После подачи импульса (Виг.Зб) на шину 19 "Пуск" устройства ревер" сивный счетчик 9 обнуляется, а вычислительный блок 11 переходит к началу выполнения программы. Одновременно на прямых выходах триггеров 20-23 ус" танавливаются сигналы "О" (фиг.Зг,д, е). Сигнал "0" с выхода 12 блока 6 управления, поступая на управляющий вход коммутатора 3, подключает шину 2 к нходу нуль-органа 5. Сигнал "0 с выхода 14 блока 6 управления размыкает ключ 8, Сигнал "0" с выхода 15 блока 6 упранления устанавливает реверсивный счетчик 9 в режим прямого счета.В момент 1 (фиг.За) перехода сигнала ц=Пз 1 п(яс+(Р) через нуль из отрицательной полуволны в положительную (П,=О) срабатывает нуль-орган 5 (фиг.Зн). Сигнал с нуль"органа 5 поступает на вход одновибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс. Этот импульс устанавливает на выходе триггера 23 сигнал "1", который замыкает ключ 8, импульсы с генератора 7 опорной частоты поступают на счетный вход реверсивного счетчика 9.По спаду импульса с одновибрато- ра 24 на выходе триггера 20 устанавлинается сигнал "1", который открывает схему И 26 и, поступая с выхода 12 блока б управления на управляющий вход коммутатора 3, подключает шину 4 к входу нуль-органа 5.В момент Сперехода сигнала щ 1 зпцс через нуль из атрицательной полуволны В положительную (10) срабатывает нуль-орган 5. Сигнал с нуль-органа 5 поступает на вход одновибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс. Этот импульс, проходя через схему И 26 и схему ИЛИ 30 на выход 13 блока 6 управления (фиг.Зи) запускает АЦП 1, на входе которого в этом время напряжение П =П зп 1. На выходе одновиб ратора 25 формируется сигнал запроса (фиг.Зк) на ввод, который поступает через выход 16 блока б управления на управляющий вход вычислительного бло5ка 11, В реверсивном счетчике 9 в этот момент времени записан код Ю 1" Г,пропорциональный интервалу времени между первым и вторым срабатываниями нуль-органа. 5, ЬС= -С Р - частота импульсов генератора 7 опорной частоты.По спаду импульса с одновибратора 24 на выхода триггера 21 устанав-. ливается сигнал "1", который открывает схему И 27 и, поступая с выхода 15 блока 6 управления на реверсивный счетчик 9, устанавливает последний в режим обратного счета. Сигнал "0" с,инверсного выхода триггера 21 закрывает схему И 26,.Код Н, с выхода АЦП 1, пропорциональный напряжении У, записывается в вычислительный блок 11.Через интервал Ь =С -1 =1 -С во5 т а . всех разрядах реверсивного счетчика 9 устанавливается нуль, и на выхо- . де 17 дешифратора 10 появляется импульс.(фиг.Зж). Этот импульс, проходя через схему И 27 и схему ИЛИ 30 на выход 13 блока 6 управления, эа" пускает АЦП 1, на входе которого в это время напряжение Б. =У зп 21, На выходе одновибратора 25 формируется импульс запроса на ввод, который поступает через выход 16 блока 6 управления на управляющий вход вычислительного блока 11.По спаду импульса с выхода 17 дешифратора 10 на выходе триггера 23 устанавливается сигнал "0", который размыкает ключ 8.Код М с выхода АЦП 1, пропорциональный йапряжению 11 э, записывается в вычислительный блок 11.На выходе вычислительного блока 11 формируется коди, к,е, к Б;еецы,ке; аикц, тТак как з.п 2 Ч 2 з 1 пу соир, то выходной код Ипропорционален коэффициенту мощности,99792 Выражение (1) справедливо только при 0 Ж зьпу 0. Для того, чтобы исключить возможность деления на нуль, в вычислительном блоке 11 производится анализ кода Хо, пропорционального напряжению П . Если напряжение Б =О, то это означает, что угол сдвига фаз между напряжением и током принимает одно издвух значений Ч,=О или=,что соответствует сооС,=+1 илисов =-1,Для определения знака коэффициента мощности при 0 =О производитсяанализ знака мгновенного значениянапряжения Ь, измеряемого после перехода сигнала тока через нуль из отрицательной полуволны в положитель 10 ную, Так как в это время присутствует положительная полуволна тока,то, если Б 4 тО, созЦ=+1 ( О), и еслиБ сО, сову - 1 (Ц и ),В данном устройстве анализ знака15 напряжения У осуществляется следующим образом.В момент времени 1: второго перехода сигнала тока через нуль из отрицательной полуволны в положительную срабатывает нуль-орган 5 (ф 1 хг.4),Сигнал с выхода нуль-органа 5 поступате на вход одновибратора 24, на вы"ходе которого формируется положительный импульс, Этот. импульс устанавливает на выходе триггера 23 сигнал"1", который замыкает ключ 8, и импульсы с генератора 7 опорной частотыпоступают на счетный вход реверсивногосчетчика 9.30 По спаду импульса с одновибратора 24 на выходе триггера 22 устанавливается сигнал "1", который открывает схему И 28,В момент, когда код на выхоцахреверсивного счетчика 9 принимаетзначение И , на выходе 18 (фиг.Зз)дешифратора 10 появляется импульс,Этот импульс поступает в блок 6 управ"ления и, проходя через схему И 2840 и схему ИЛИ 30, запускает АЦП 1, навходе которого в это время напряжениеБ - Б з 1 пЯЬС, где Ь - -СНа выходе одновнбрвторв 25 Форннруется импульс запроса на ввод, кото) 45 рый поступает через выход 16 блока 6управления на управляющий вход вычис"лительного блока 11,Если напряжение У равно нулю,код М, пропорциональный значению Овводится с выхода АЦП 1 в вычислительный блок 11. В вычислительном блоке 11 производится анализ знака напряжения 11 с помощью кода Мз55и устанавливается одно из двух зйачений выходного кода (фиг,5): Юы+1, или Бэыхг. 10Величина кода М выбирается из слвдующего условияОсИ сЕ, Тмин2где Т- минимальный период входного сигнала.ДЛительность импульса, формируемого одновибратором 24, выбирается из у Ьнмп.дЬ" ц, гдето" яцп время аналого"цифрового преобразования сигнала в АЦП 1.1 ОЕсли угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю (О 4 С, то срабатывание нуль-органа 5 в момент С перехода сигнала тока через нуПЬ из отрицательной полувол ы и по локительную не воспринимается одновибратором 24, так как одновибратор 24 формирует импульс по положительному фронту сигнала. с нуль-органа 5, В этом случае одновибратор 24 формирует 2 О ипульс, соответствующий переходу сигнала Фока через нуль из отрицательной поуволны в положительную в момент времение+Т, где Т - период входного сигнала. 25Длительность импульса ДСм, формируемого одновибратором 25, выбирается достаточной для выполнения опроса состояния выхода 16 блока 6 управления вычислительным блоком 11, но при ЗО усповии, что Е 1фф.Формула изобретения Устройство щя определения коэффи" циента мощности, содержащее аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с шиной первого входного сигнала и первым входом коммутатора, второй вход которого соединенс шиной второго входного сигнала, ауправляющий вход соединен с первымвыходом блока управления, второй выход которого соединен с запускающимвходом аналого"цифрового преобразова"теля, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия,в него введены нуль-орган, генератор, ключ, реверсивный счетчик, дешиф"ратор и вычислительный блок, причемвыход коммутатора соединен с входомнуль-органа, выход которого соединенс первым входом блока управления,третий выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которогосоединен с выходом генератора опорнойчастоты, а выход - со счетным входом реверсивного счетчика, вход уп-равления режимом работы которогосоединен с четвертым выходом блокауправления, а выходы разрядов соединены с информационными входами дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьимвходами блока управления, пятый вы"ход которого соединен с управляющимвходом вычислительного блока, информационные входы которого соединеныс выходами разрядов аналого-цифровогопреобразователя, шина "Пуск" устройства соединена с четвертым входомблока управления, входом установкинуля реверсивного счетчика и входомначальной установки вычислительногоблока.комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СчМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5