Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСК 2 СПУБЛИН 1)4 С 01 К 21 Й НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЛЬСТ(21) 3885232/24-21 (22) 19.0485 (46). 15.08.87. Бюл (71) Золочевский р кий политехнически 9 30иозавод и Львовс институт им, ЛеИ А ВТОРСНОМУ СВИ нинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССР 1 т 468159, кл. С 01 К 13/02, .1973.Пасынков Ю.А. Об одном способе построения преобразователя интегральных характеристик переменных напряжений и мощности в интервал времени, Контрольно-измерительная техника, 1969 И 7, с,23-27.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ МОЩНОСТИ И ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники. Цель изобретения - увеличение точности при уменьшении динамической погрешности измерения. Преобразователь содержит элементы И 1, 10, 16, 18 и 25, генератор 2 тактовых импульсов, переключатели 3, 5 и 14, блок 6 умножения, источник 7 напряжения смещения, преобразователь 8 напряжения в интервал времени, триггеры 9, 15, 21, формирователи 11 и 12., элементы ИЛИ 17, 26, блок 19 перезаписи, вычитающие счетчики 20 и 29, фазовращатель 22 и блок 27 линеаризации, Для достижения цели в преобразователь введены д переключатель 23, фазоинвертор 4 и образованы новые функциональные связи, 2 ил.1330572 вал времени, а второй выход соединенс первым зажимом источника 7 напряжения смещения, второй зажим которогосоединен с вторым сигнальным входомпреобразователя 8 напряжения в интервал времени, третий вход которого подключен к выкоду генератора 2 и первому входу первого элемента И 1 и первому входу третьего элемента И 16, второй вход которого соединен с третьимсигнальным выходом преобразователя .8 напряжения в интервал времени исчетным входом второго триггера 15,единичный выход которого связан с входом управления второго переключателя5, первый выход преобразователя 8напряжения в интервал времени подключен к входу установки первого триг-.гера 9 и второму входу первого элемента И 1, третий вход которого соединен с единичным выходом первоготриггера 9 и выходом второго элемента И 10, первым входом четвертогоэлемента И 18 и вторым входом первого элемента ИЛИ 17, первый вход которого связан с выходом третьего элемента И 16 и входом счетчика 13, вто-рой вход первого элемента ИЛИ 17 соединен с выходом первого элемента И 1и вторым входом второго элемента ИЛИ26 выход первого элемента ИЛИ 17 подключен к второму входу четвертогоэлемента И 18, выход которого соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика 20 и вторым входомпятого элемента И 25, первый вход которого соединен с единичным выходомтретьего триггера 21, нулевой выходкоторого подключен к четвертомувходу первого элемента И 1, информационные выходы счетчика 13 подключенык входам блока 19 перезаписи, информационные выходы которого соединеныс входами записи числа первого вычитающего счетчика 20, выход нуля которого связан с входом установки в единичное состояние третьего триггера21, выход второго элемента ИЛИ 26 соединен с входом блока 27 линеаризации,первым входом четвертого переключателя 23, выход второго элемента И 10подключен к входу отсчетного блока24 и входу первого формирователя 11,выход которого соединен с входом управления блока 19 перезаписи и входом.второго Формирователя 12, выход которого соединен с входами. установки нуля счетчика 13 и третьего триггера Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и.может найти применение при измерении интегральных характеристик переменного5 напряжения.Цель изобретения - увеличение точ" ности при уменьшении динамической погрешности.На фиг, 1 представлена функциональная схема преобразователя,.величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код; на фиг, 2 - временные диаграммы работы основных узлов 15Преобразователь содержит первый элемент И 1, генератор 2 тактовых импульсов, первый переключатель 3, Фазоинвертор 4, второй переключатель 5, блок 6 умножения, источник 7 напряжения смещения, преобразователь 8 напряжения в интервал времени, первый триггер 9, второй элемент И 10,.первый 11 и .второй 12 формирователи, , счетчик 13, третий переключатель 14,второй триггер 15, третий элемент И 16, первый элемент ИЛИ 17, четвертыйэлемент И 18, блок 19 перезаписи, первый вычитающий счетчик 20, третий триггер 21, фазовращатель 22, четвер- отый.переключатель 23, отсчетный блок24, пятый элемент И 25, второй элемент ИЛИ 26, блок 27 линеаризации,состоящий из преобразователя 28 код -частота, второго вычитающего .счетчика29, блока 30 памяти и счетчика 31 но 35 мера участка аппроксимации, причемпервым входом преобразователя является вход генератора 2 тактовых импульсов, который подключен также к первому 40входу блока 6 умножения и первомунеподвижному контакту первого переключателя 3, второй вход преобразователясоединен с первым неподвижным контактом третьего переключателя 14 с входом фазовращателя 22 выход которогосоединен с вторым входом третьего переключателя 14, выход которого соединен с вторым неподвижным контактомпервого переключателя 3, выход которого соединен с первым неподвижнымконтактом второго переключателя 5 ивходом фазоинвертора 4, выход которого подключен к второму неподвижномуконтакту второго переключателя 5, вы 55ход которого подключен к второму входу блока 6 умножения, первый выходблока 6 умножения подключен к входу преобразователя 8 напряжения в интер(ц.+ а ц 1-цр)ц 3 1330521, второй вход четвертого,переключателя 23 соединен с выходом блока 27линеаризации, выход переключателя 23подключен к второму сигнальному входу отсчетного блока 24, первый вход.5второго элемента ИЛИ 26 соединен с выходом пятого элемента И 25 в блоке 27линеаризации выход второго вычитающего счетчика 29 подключен к счетному входу счетчика 31 номера участкааппроксимации, информационные выходыкоторого соединены с входами управления блока 30 памяти, информационныевыходы которого соединены с входамипреобразователя 28 код - частота ивходами записи числа второго вычитающего счетчика 29,В исходном состоянии при измерениидействующего значения напряжения20тц = - .ц 2 М первый переключатель4 То3 находится в правом положении, а вто.рой переключатель 5 - в верхнем. Приэтом на оба входа блока 6 умножения 25поступает напряжение ц(С)=ц(с).Триггеры 9, 15 и 21 находятся в нулевомсостоянии. Счетчики 13, 20, 29 и 31,блок 24 сброшены в состояние нуля.Напряжение на выходе блока 6 умножения(фиг.г,ся) цИ) = а + ац(с) (1) и содержит постоянную составляющуюнапряжения и колебания двойной частоты. При синусоидальном Ц(С)) ц 2ц(С)=а +а, - сса-соа(2 ас+а). (2) На вход преобразователя 8 напряжения в интервал времени поступает на- пряжение где ц - напряжение смещения источсмника; ац, - дрейф нуля на выходе блока 506 умножения;а - коэффициент передачи блока 6умножения,Функция преобразования преобразова теля 8 напряжения в интервал времениописывается выражением С = а,+ а ц,где а, - адцитивная составляющая; амультипликативная составляющая. 724- При использовании двухтактного интегрирования усиленное напряжение ц,преобразуетс в интервал временит,ц,-. - Ц с 1 е-Кцас-Т -ц- Цм Т.цо цбЦс с-Цу Т 1 КТ,при " - а,;= а, имеемоцо в случае Т, = сопзй,где Ц - порог срабатывания сравнивающего устройства;ц,К в . дрейф нуля и коэффициентусиления входного усилителя;Ц - значение образцового разрядного напряжения,Значение Цсм выбиРаетсЯ таким;ц ) а+ ац(С), чтобы ц0при людных значениях а ., а,Преобразователь 8 напряжения в интервал времени формирует временнойинтервал Т = Т - й = ц Т где Т -Фпериод следования колебаний,Напряжение Ц (с) (3) интегрируется до момента времени С , а дальше донулевого уровня ц1- .ц,+а+аац (с)1 к+ц 1 цса(7) поступают на вход счетчика 13 и фиксируются в нем (К - коэффициент передачи тактовых импульсов с фазовойавтонастройкой частоты), Импульсычисла Б, не проходят. на вход первоговычитающего счетчика 20, так как элемент И 18 закрыт нулевым сигналом сединичного выхода первого триггера 9,(9) З а во втором цикле Я ( ) О И 5 13305 который к моменту С находится в ну= левом состоянии (фиг.2,). В моментположительным фронтом импульса (фиг.2, ь) первый триггер 9 опрокидывается в единичное состояние (фиг.2 з) и находится в нем в последующих циклах измарения, В момент(фиг.2, ) окончания первого такта передним :фронтом импульса длительности й - Т второй триггер 15 переходит в единич О ное состояние. Второй переключатель 5 переходит в нижнее состояние. При этом на второй вход блока 6 умножения подается сигнал с выхода фазоинвертора 4, в котором сдвиг фазы осуществляется на 180. Для синусоидальных напряжений выражение (2) имеет следующий вид: ц-) =а 01+а- - " - сов (2 ш + 180) 20 На вход преобразователя 8 напряжения в интервал времени поступит напряжение25 ц(с) ц +а -ац.И),которое в процессе двухтактного интегрирования за время 1 -4 = Т преобразуется в число имйульсов30 При этом за время С первого такта интегрирования (фиг. 2, Ь) в момент 1 на выходе элемента И 10 появится импульс длительностью с -е =.-Т, равной длительности Т первого такта интегрирования. В момент С 4 запускается первый формирователь 11, который выдает импульс длительностьюС который запускает второйС Г фформирователь 12 ипереписывает код числа Н в первый вычитающий счетчик 20 путем подачи сигнала на вход управления блока 19 перезаписи. В момент 1 появляется импульс на выходе второго формирователя 12 длительно 72 6стью Е - Г, С который переводИТ в нулевое состояние счетчик 13 и подтверждает нулевое состояние третьего триггера 21, С момента С число им.9 пульсов Н (фиг.2,е) поступает на вход счетчика 13 и на вычитающий вход второго вычитающего счетчика 20. Поскольку БМ 1, то к моменту 1, во втором вычитающем счетчике 20 зафиксируется код числа цопропорциональный квадрату действующего значения напряжения ц(с) . Если необходимо получить действующее зна" чение напряжения, .то переключатель 23 по сигналу оператора переводится в нижнее положение, и начинает работать блок 27 линеаризации.При измерении активной мощности предлагаемое. устройство работает сле. следующим образом.По сигналу оператора переключатели 3 и 14 переводятся в левое положение. Первый сомножитель ц(Т) = К; 3., пропорциональный значению тока (С) .в нагрузке, поступает. на первый вход . блока 6 умножения, а второй сомножи- тель ц (Е) = К 4 ц И), пропорциональный значению напряжения цИ) ва нагрузке, поступает в первом цикле непосредственно на второй вход блока 6 умножения, а во втором цикле- через фазоинвертор 4. На выходе получается .напряжение в первом цикле (интервал 0 , фиг.2,а) ЦИ)=а+аК, К,"ЦИ) . (г.),Знак "-" появился за счет включения фазоинвертора 4, коэффициент передачи которого равен единице. В про цессе двухтактного преобразования напряжений ц (с), ц, (й) вместе с напряжением ц получим число импуль- сов(12) В вычитающем счетчике 20 зафикси-.руется код числа пропорциональный значению реактивной мощности Ц.15 пропорциональный значению активноймощности Р,При измерении реактивноймощности 20посредством оператора переключатель14 переводится в правое положение,переключатель 3 - в левое положение,а переключатель 23 - в верхнее. Фазанапряжения ц (г.) сдвинута по.отношению к колебаниям ц(С) на угол р,Привведении фазовращателя 22 с угломсдвига 90 колебания на выходе фазовращателя 22 с коэффициентом передачи амплитудного значения равным единице будут сдвинуты по отношению кколебаниям ц,(Т) на угол 90+. Поскольку при синусоидальных ц, (й),ц,(е); сов(90+у) = вп ,то, используя это положение, в первом цикле35при измерении реактивной мощностипереключатель 5 по сигналу с выходатриггера 15 находится в верхнем по ложении, а во втором цикле - в .нижнем положении, При этом напряжения на 40выходе блока 6 умножения соответственно равны: М") = ао+а д К т К ", Цйй)45 %г(т) = а-а, КК,. ц(с) ц(с),где ц (С) - напряжение на выходе фазовращателя 22, сдвинутое,по отношению к ц (С) на угол ц., ц, И)1 Ъ (сйсПоэтомуТЯ - реактивная мощность. В процессе двухтактного преобразования напряжений ц(с) + ц 3, ГцИ) + ц, заимеем соот-, ветственно числа импульсов:-С =Тгде у ф 211Кр - ап Ки Кцс - ГК(цсм+ао )+цер 3 Т 12 1 Т 1 цоК, +К Кр Кг Рцо Формула изобретения Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код, содержащий генератор тактовых импульсов, фазовращатель, блок умножения, источник напряжения смещения, преобразователь напряжения в интервал времени и три переключателя, в которых первый вход подключен к входу генератора тактовых импуль" сов, первому неподвижному контакту первого переключателя и первому входу блока умножения, первый выход которого непосредственно, а второй через источник напряжения смещения соединены с сигнальными входами преобразователя напряжения в интервал врег мени, второй вход преобразователя подключен к первому неподвижному контакту второго переключателя и входу фазовращателя, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом второго переключателя, выход которого соединен .с вторым неподвижным кон. тактом первого переключателя, выход третьего переключателя подключен к входу отсчетного блока, выход генератора тактовых импульсов подключен к. третьему входу преобразователя напряжения в интервал времени, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности эа счет уменьшения динамической погрешности измерений, в него дополнительно введены фазоинвертор и четвертый переключатель, первый неподвижный контакт которого соединен с входом фазоинвертора, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом. четвертого переключателя, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, а также пять элементов И, два элемента ИЛИ, три триггера, два формиро 33057 вателя, счетчик, блок перезаписи, первый вычитающий счетчик, преобразователь код - частота, второй вычитПЬщий.счетчик, счетчик номера участка аппроксимации, блок памяти, причем5 первый выход преобразователя напряжения в.интервал времени соединен с входом установки в единичное состояние первого триггера и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом преоб разователя напряжения в интервал вре" меня и счетным входом второго триггера, единичный выход которого соединен с входом управления четвертого переключателя, а третий выход преобразователя напряжения в интервал времени подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, единичным выходом р 5 первого триггера и третьим входом первого элемента И, а выход третьего элемента И подключен к входу отсчет- ного блока и входу первого формирователя, выход которого соединен с вхо-, дом управления блока перезаписи и входом второго формирователя, выход которого подсоединен к входу установки в нулевое состояние третьего триггера и счетчика, счетный вход котогорого соединен с выходом второго элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И и счетному входу первого вычитающего счетчика, входы записи числа которого связаны с информационными выходами блока перезаписи, а его выход подключен к входу установки в единичное состояние третьего триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, а нулевой вы-ход связан с четвертым входом пер" вого элемента И,.выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого. соединен с выходом пятого элемента И, а выход соединен с неподвижным контактом третьего переключателя и входом преобразователя кода в час 6 тоту, выход которого соединен с вторым контактом третьего переключателя и счетным входом второго вычитаю-. щего счетчика, выход которого соединен с входом счетчиканомера участка аппроксимации, информационные выходы которого подключены к входам управления блока памяти, информационные выходы которого подключены к входам преобразователя кода в частрту и второго вычитающего счетчика.1330572 остав ехред дактор А, Лежи аз 3578/ ое оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужг л. Проектная,47 Тираж 730ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений113035, Москва, Ж, Ра ель С. Сафохин,Ходанич Корректор В. Бутяга Подомитета СССРоткрытийкая наб., ц.