Универсальный цифровой прибор
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскимиСоциалистииескикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(63)Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 240381 (21) 3264857/18-21 51 ф М, Кд,з 601 й 13/02 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. В) Дата опубликования описания 23,02.83(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРИБОР соа 9 ,и логические элеИзобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряжений, токов, активной, реактивной и полной мощности, фазовых сдвигов, коэффициента мощности.Известен универсальный измерительный прибор для измерения электрических параметров 1,1 . Однако указанный прибор позволяет измерить цифровыми методами только напряжение, ток и.сопротивление, что существенно ограничивает область его применения в качестве собственно мультиметра.Известен также универсальный цифровой прибор, предназначенный для измерения, тока, напряжения, актив-. ной, реактивной и полной мощности. и коэффициента мощности, содержащий шунт в цепи тока, преобразователи напряжения во временной интервал и напряжения в частотухронизатор, реверсивные счетчики активной и реактивной мощности, соединенные между со. бой устройство возведения в квадрати извлечения квадратного корня и делитель кодов, "вкла 4 ающий соединенные вентилями переноса счетчики. полной. мощности именты 2.Недостатками этого прибора являются: наличие методических погрешностей, если форма исследуемых сигналов отличается от сннусоидальной, огра" ниченный класс решаемых задач, так как этот прибор не позволяет прово" дить измерение амплитуд и действующих значений высших гармоник токов и напряжений, а также мощности и Фаз высших гармоник.Целью изобретения является повышение точности и расширение функци. овальных воэможностей.Поставленная цель достигается тем, что в универсальный цифровой прибор, содержащий подключенные к первой входной шине и последовательно соединенные шувт в цепи тока и блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему и йнформационкому входам преобразователя аналог-код, а второй вход - к второй входной шине, квадратор, выход которого подключен к первому входу делителя кодов, анализатор фазы, реверсивные счетчики активной и реактивной мощности, первый и второйэлементы И, счетчик Фазы, введеныизмеритель квадратурных составляющихчетыре реверсивных счетчика, двацифровых компаратора, третий и четвертый элементы И, блок списыванияинформации, вычислитель тригонометрических функций, перемножитель кодов и блок логики, причем, выходпреобразователя аналог-код подключенк измерителю квадратурных составляющих, первый выход которого подключен 1 Ок первым входам первого и третьегоэлементов И, вторые входы первого ивторого элементов И подключены к третьему выходу блока управления, четвертый выход которого подключен соот ветственно к второму и первому входамтретьего и четвертого элементов И,вторые входы второго и четвертогоэлементов И подключены к второму выходу измерителя квадратурных сос Отавляющих, выходы четырех элементовИ подключены соответственно к первымвходам четырех реверсивных счетчиков,вторые входы которых подключены соответственно к выходам блока списывания информации, другие выходы которого подключены к входу квадратора, второму входу делителя кодов,первым входам реверсивных счетчиковактивной и реактивной мощностей и ЗОвходам перемножителя кодов, управляющий вход блока списывания информации подключен к пятому выходу блокауправления, информационные входыего подключены соответственно к первым выходам четырех реверсивныхсчетчиков, к выходам реверсивныхсчетчиков активной и реактивной мощностей, вторые входы которых подключены соответственно к выходамперемножителя кодов, третьи входы -к. соответствующим выходам блока логики, входы которого подключенысоответственно к анализатору фазыи вторым выходам четырех реверсивных счетчиков, третьи выходы первого 4и второго реверсивных счетчиков подключены к входам первого цифровогокомпаратора, третьи выходы третьегои четвертого реверсивных счетчиковподключены к входам второго цифрово" 5 Ого компаратора, выходы двух цифровыхкомпараторов подключены соответственно к первым и вторым входам вычислителя тригонометрических функций и анализатора фазы, выходы которых подключены к счетчику фазы, приэтом третий вход вычислителя тригонометрических функций подключен квыходу делителя кодов,На чертеже приведена блок-схема универсального цифрового прибора.Устройство содержит шунт 1, блок 2 управления, преобразователь 3аналог-код, измеритель 4 квадратурных составляющих, элементы И 5-8,реверсивные счетчики 9-12, цифровые компараторы 13 и 14, блок 15 списывания информации, квадратор 16, делитель 17 кодов, перемножитель 18 кодов, вычислитель 19 тригонометрических функций, счетчик 20 фазы, анализатор 21 фазы, реверсивные счетчики 22 и 23 активной и реактивной мощностей, блок 24 логики.Токовый вход прибора через шунт 1, а вход напряжения непосредственно соединены с двумя входами блока 2 управления. Блок 2 управления служит для задания режимов работы прибора, для подключения на вход преобразователя 3 аналог-код либо исследуемого напряжения, либо падения напряжения на шунте 1, пропорционального исследуемому току, и для формирования импульсов запуска преобразователя 3 аналог-код в определенные моменты времени. Для этого блок 2 управления соединен по первому выходу с информационным входом, а по второму выходу - с управляющим входом преобразователя 3 аналог-код. Выход последнего связан с входом измерителя 4 квадратурных составляющих,первый выход которого подключен к входам элементов И 5 и 7, а второй выход - к входам элементов И 6 ц 8, вторые входы первого и второго элементов И 5 и 6 соединены с третьим выходом блока 2 управления, второй и первый входы третьего и четвертого элементов И 7 и 8 - с четвертым выходом блока 2 управления. Выходы элементов И 5 - 8 соединены с первыми входами реверсивных счетчиков 9-12 соответственно. Реверсивные счетчики 9-12 попарно соединены с цифровыми компараторами 13 и 14.Вторые входы реверсивных счетчиков 9 - 12, а также входы реверсивных счетчиков 22 и 23 активной и реактивной мощностей подключены к информационным входам блока 15 списывания информации и к входам квадратора 16, делителя 17 кодов и перемножителя 18 кодов. Управляющий вход блока 15 списывания информации подключен к пятому выходу блока 2 управления, а его информационные входы - к выходам всех шести,. реверсивных счетчиков 9 - 12, 22, " 23. Квадратор 16 соединен с делителем 17 кодов, а последний через вычислитель 19 тригонометрических функций - с входом счетчика Фазы 20, к которому подключен также анализатор 21 фазы, входы вычислителя 19 тригонометрических функций и анализатора 21 Фазы подключены к выходам цифровых компараторов 13 и 14, выход перемножителя 18 кодов соединен с входами реверсивных счетчиков активной 22 и реактивной 23 мощнос 998964тей, третьи входы (входы реверса) которых связаны с выходами блока 24 логики. Входы блока 24 логики и анализатора 21 фазы соединены с третьими выходами счетчиков 9 - 12устройство работает следующим образом.При измерении тока переключатель вида работ блока 2 управления находится в режиме измерения тока. На вХод преобразователя 3 аналог-код с первого выхода блока 2 управления подается напряжение с шунта 1.Одновременно с этим происходит подготовка к работе элементов И 5 и 6, путем подачи на их вторые входы напряжения, равного уровню логической единицы с третьего выхода блока 2 управления,С второго выхода блока 2 управления поступают запускающие импульсы . 20 на преобразователь 3 в моменты времени , В эти моменты преобразователь 3 аналог-код преобразует мгновенные значения тока (с ) в соответствующие коды, которые поступают 25 на вход измерителя 4 квадратурных составляющих, где за один или несколько периодов (й ) (цикл измерения ) производится определение квадратурных составляющих 1 и 1,ч 30 соответствующей гармоники (с)35где а - число точек дискретизации исследуемого сигнала, ММвФВ, - коДы ноРмиРованных гаРмо созМиЖб ник в точках дискретизации.Код 1 с первого выхода измери 4 хтеля 4 квадратурных составляющих через элемент И 5 записывается в.ре версивный счетчик 9; а код 1 со второго выхода измерителя 4 через элемент И 6 записывается в реверсивный счетчик 10.После окончания цикла измерения по сигналу с блока 2 управления прекращается. подача падения напряжения с шунта 1 на входы преобразователя 3 аналог-код.Одновременно сигнал с пятого выхода блока 2 управления поступает на управляющий вход блока 15 списывания информации, при помощикоторого коды ( и .д с реверсивных счетчиков 9 и 10 вводятся в квадратор 16, .60В квадраторе 16 производится вычисление действующего (или .амплитудного значения тока При измерении напряжения переклю чатель блока 2 управления находится в режиме измерения напряжения. На вход преобразователя 3 аналог-код с первого выхода блока 2 управления подИется измеряемое напряжение.Одновременно подготавливаются к работе элементы И 7 и 8 путем подачи на их входы напряжения, равного уровню логической единицы с четвер-. того выхода блока 2 управления.Блок 2 управления начинает формировать по первому выходу импульсы запуска преобразователя 3 аналог-код, которые поступают на последний со второго выхода блока 2 управления в моменты времени . В эти моменты преобразователь 3 аналог-код преобразует мгновенные значения напряжения 0(с ) э соответствующие коды, которые поступают на вход измерителя 4 квадратурных составляющих, где за один или несколько периодов Ц(й) (цикл измерения) производится определение квадратурных составляющих Ц и Ц соответствующей гармоники Щс)Е ц = - ( ЦО)с 051 и 3 е,х Еощ) = Х цЯ,) з 1 иОЖ 18.у фе=оКо Ц,1 с первого выхода измерителя 4 квадратурных составлякщих через элемент И 7 записывается в реверсивный счетчик 11, а код О.р со второго выхода измерителя 4 через элемент .И 8 записывается в реверсивный счетчик 12.После окончания цикла измеренйя блок 2 управления прекращает подачу измеряемого напряжения на входы преобразователя 3 аналог-Код,Одновременно сигнал с пятого вы-. хода блока 2 управления поступает на управляющий вход блока 15 списывания информации, при помощи которого коды Ци Оус реверсивных счетчиков 11 и 12 вводятся в квадратор 16.В квадраторе 16 производится вычисление действующего (или амплитудного) значения напряжения- /Р Цах МУ,При измерении сдвига фаз между напряжением и током переключатель блока 2 управления находится в режиме измерения сдвига фаз.Определение сдвига фаз 9 между исследуемыми гармониками напряжения и тока производится в соответствии с равенствомЧм.-Фр -Ч998964 Ч сй.саабО 1 хОУ 10 или При этом определение начальной фазы тока любой гармоники осуществляется в соответствии с выражением1 х% =СИ"ССОРМ,=В этом случае полностью повторяется режим измерения тока как описано выше, а затем код 111 поступает с квадратора 16 на один из входов делителя 17 кодов. На другой вход делителя 17 кодов блоком 15 списывания информации вводится код 1 ах .Код величины 3 Ь 1 с выхода делителя 17 кодов поступает на вычислитель 19 тригонометрических функций, которым решается уравнение Ч,:С 1 гечи 1",ЕеИ Ч 45 1 1 р Это сделано для того, чтобы вычислитель 19 тригонометрических Функ ций работал по возможности на линейном участке реализуемых им обратныхтригонометрических функций, что позволяет значительно упростить его реализацию при заданной точности вычисления,Режим работы вычислителя 19.тригонометрических функций задается цифРовым компаРатоРом 13, Если/х/1 фУу,то вычислитель 19 работает в режиме З 5агсв 1 п. Если же/111//1 у/ вычислительработает в режиме агссоь. Во второмслучае после вычисления углами 1 про 1изводится переход к углу 11 по фор 1Ч 1 =90 -Ч 11 40М 1 ЪИстинное значение начальной фазыгармоники ф 1, определяется на основании выражения."ю =Че -Щю45где ф - поправка, определяемаяОпределом, в котором находится начальная Фаза исследуемого сигнала (если-90"Ч.р, 90, то Чдо = О,если 90 Ч,д-90 ф тоЧ д 181) .Знак ф, также определяется по диапазонам: для ОМ 4, с 180 следуетбрать знак "Ф", для 180 Чр 360 - 55знак "-", Для определения поправкиЧ 1ои ввода ее в счетчик 20 Фазы, а также .для определения знака Ч,.служитанализатор 21 фазы. Определение поправки анализатором 21 Фазы произ.водится по информации о знаке квадратурных составляющих 11, 111,поступающей на его вход со знаковыхразрядов реверсивных счетчиков 9и 10. 65 Аналогично определяется начальная фаза последуемой гармоники напряжения, согласно выражению В этом случае блоком 2 управления прибор автоматически переводится в режим измерения напряжения.В результатев счетчике 20 будет зафиксирован код фазового сдвигаЧ.у.При измерении мощности и соь 9. переключатель блока 2 управления находится в режиме измерения сдвига фаз.Определение активной Ру и реактивной Я мощности исследуемой гармоники осуществляется в соответствии с равенствами Реализуются эти равенства перемножителем 18 кодов, реверсивными счетчиками 22 и 23 активной и реактивной мощности и блоком 24 логики.Работа прибора при определенииквадратурных составляющих тока 1,и напряжения Ю 1,Ц в этом режиме аналогична изложенному.После определения квадратурныхсоставляющих тока и напряжения сигнал с пятого выхода .блока 2 управления, поступает на управляющий входблока 15 списывания информации. Блок15 списывания информации вводит вперемножитель 18 кодов сначала коды011, 111, а затем Ор , 11 У . Произведения этих кодов 0,11,11 и 011 У 1с выхода перемножителя 18 кодов заУписываются в реверсивный счетчик 22активной мощности с учетом знакапроизведения. При определении реактивной мощности Я 1 в перемножитель18 кодов блоком 15 списывания информации вначале вводятся кот,ы О,у,111 а затем коды О,1 У, Произведения этих кодов 9 ф1, и Ц 1 11 ус Выхода перемножителя 18 кодов записыУваются в реверсивный счетчик 23 реактивной мощности с учетом знакапроизведения. Знаки произведенийОд 11 У 01111 У О+, 1,г и О 11 У, а слдовательйо, и режим работы реверсивных счетчиков активной 22 и реактивной 23 мощностей при записи кодов этих произведений определяютсяблоком 24 логики, связанным со знаковыми разрядами реверсивных счетчиков 9 - 12,Для определения полной мощностиблоком 15 списывания информации кодыактивной РЧ и реактивной 0,1 мощностей со счетчиков 22 и 23 соответ 998964
СмотретьЗаявка
3264857, 24.03.1981
ХАРЬКОВСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ КОМАНДНОЕ УЧИЛИЩЕ ИМ. МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА КРЫЛОВА Н. И
МИНЦ МАРК ЯКОВЛЕВИЧ, ЧИНКОВ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ, БОГАТЫРЕВ ЮРИЙ АНДРЕЕВИЧ, КАЛЬЯНОВ ГРИГОРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ, КРАВЧЕНКО СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ФОКИН ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ, АНОХИН ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 13/02
Метки: прибор, универсальный, цифровой
Опубликовано: 23.02.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-998964-universalnyjj-cifrovojj-pribor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Универсальный цифровой прибор</a>
Предыдущий патент: Электроизмерительный механизм
Следующий патент: Устройство формирования напряжения развертки осциллографа
Случайный патент: Устройство для классификации электрофизиологических сигналов