Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) 4 С 01 К 13/О ГОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ЫЙ КОМИТЕТ СССРБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ црЯщ САНИЕ ИЗОБРЕТЕОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И АВТ к е а зосо е иве(21) 4142707/24-21(56) Авторское свидетельство СССРУ 468159, кл. С 01 К 13/02, 1975.Пасынков Ю.А, Об одном способепостроения преобразователей интегральных характеристик переменных напряжений и мощности в интервал времени. - Контрольно-измерительная техника, 1969, У 7, с. 23-27,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ МОЩНОСТИ И ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД(57) Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и можебыть применено при измерении интегральных характеристи переменногонапряжения. Устройство содержит генратор 15 образцовой частоты, блок 7умножения, интегрирующий аналого-врменной преобразователь 16, переключтель 2 и интегратор 9. Введение фасдвигающих цепей 1 и 3, фазоинверторов 5 и 19, триггеров 22, 24 и 33,счетчика 28, источника 13 напряженисмещения, сумматоров 14, 20 и 21, преключателей 4, 6, 8, 11, 12 и 30формирователей 17, 26 и 27 импульсхем И 18, 23, 25 и 31, схемы 29 презаписи, конденсатора 10, реверсного счетчика 32 и цифрового отсчетного блока увеличивает точность пробразования. 2 ил,Изобретение относится к цифровойэлектроизмерительной технике и можетнайти применение при измерении интегральных характеристик переменногонапряжения.Цель изобретения - увеличение точностиНа фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя величинымощности и действующего значения напряжения в цифровой код, на фиг.2временные диаграммы работы основныхузлов прибора,Устройство содержит фазосдвигающую цепь 1, первый переключатель 2,вторую фазосдвигяющую цепь 3, второйпереключатель 4, фазоинвертор 5, третий переключатель 6, блок 7 умножения, четвертый переключатель 8, инте гратор 9, конденсатор 10, пятый 11 ишестой 12 переключатели, источник 13напряжения смещения, первый сумматор14, генератор 15 образцовой частоты,интегрирующий аналого-временной преобразователь 16, первый формирователь17 импульса, первую схему И 18, второй фазоинвертор 19, второй 20 и третий 21 сумматоры, первый триггер 22,вторую схему И 23, второй триггер 24, 30. третью схему И 25, второй 26 и третий 27 формирователи, счетчик 28,схему 29 перезаписи, седьмой переключатель 30, четвертую схему И 31, реверсивный счетчик 32, третий триггер33, цифровой отсчетный блок 34.35В устройстве первые два входаБ и Б(С) используются для измерения мощности, а третий вход Б(1) -для измерения действующего значениянапряжения, Первый вход Б,(С) подключен к первому входу первого переключателя 2 и к входу фаэосдвигающей цепи 1, выход которой связан с вторымвходом первого переключателя 2. Второй вход Б подключен к третьемувходу первого переключателя 2 и квходу второй фазосдвигающей цепи 3,выход которой соединен с четвертымвходом первого переключателя 2. Первый и второй выходы переключателя 2соединены с первым и третьим входамивторого переключателя 4, третий ичетвертый входы которого подключены,соответственно, к выходам второго итретьего 20 и 21 сумматоров, первыевходы которых связаны с выходом седьмого переключателя 30, первый входкоторого подключен к общей шине, а второй вход соединен с третьим входом устройства .0(е). Второй вход второго сумматора 20 связан с выходом второго фазоинвертора 19, вход которого подключен к второму входу третьего сумматора 21, к выходу интегратора 9, к выходу шестого переключателя 12 и к первому входу пятого переключателя 1. второй вход которого соединен сорым выходом интегратора 9. Первыйыход второго переключателя 4 соединен с первым входом интегрирующего аналого-временного преобразователя 16 и с первым входом блока 7, второй вход которого связан с выходом третьего переключателя 6, первый вход которого соединен с.вторым выходом второго переключателя 4 и с входом первого фазоинвертора 5, выход которого подключен к второму входу третьего переключателя 6, вход управления которого связан с единичным выходом первого триггера 22, счеТный вход которого соединен с выходом первой схемы И 18, с вторым входом схемы И 23 и с. входом первого формирователя 17, выход которого соединен с входом управления четвертого 8, пятого 11 и седьмого 30 переключателей. Выход шестого переключателя 12 связан с вторым входом первого сумматора 14, первый вход которого связан с выходом источника 13 напряжения смещения, а выход подключен к второму входу интегрирующего аналого-временного преобразователя 16, третий вход которого соединен с первым входом второй схемы И 23 и с выходом генератора 15 образцовой частоты.Первый выход интегрирующего аналого-временного преобразователя 16 соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера 24 и с первым входом первой схемы И 18, второй вход которой связан с вторым входом третьей схемы И 25 и с вторым выходом интегрирующего аналого-временного преобразователя 16Единичный выход. триггера 24 соединен с вторым входом етвертой схемы И 31 и с первым входом третьей схемы И 25, выход которой связан с входом формирователя .26 и с входом цифрового отсчетного блока 34. Выход второго формирователя 26 подключен к входу схемы 29 перезаписи и к входу третьего формирователя 27, выход которого связан с входом установки в нулевое состояниесчетчика 28 и третьего триггера 33,Выход второй схемы И 23 подключен кпервому входу четвертой схемы И 31 ик счетному входу счетчика 28, инфор"мационные выходы которого связаны синформационными выходами схемы 29 перезаписи, информационные выходы которой соединены с входами записи числа реверсивного счетчика 32, счетныйвход которого связан с выходом схемыИ 31, информационные выходы подключены к информационным входам цифровогоотсчетного блока 34, а выход нуляподключен к входу установки единичного состояния третьего .триггера 33,единичный выход которого связан свходом управления режимом работы суммирования или вычитания реверсивногосчетчика 32. Выход блока 7 умножениясвязан с первым входом трехполосногопереключателя 8, второй вход которого связан с общей шиной, а первый выход соединен с первым сигнальным входом интегратора 9. Четвертый вход переключателя 8 подключен к общей шине,третий вход - к его шестому входу, кпервому зажиму конденсатора 10, второй зажим которого связан с общейшиной. Второй выход переключателя 8подключен к второму входу интегратора 9, а третий выход - к выходу блока 7, Первый выход переключателя 8коммутирует первый и второй его входы, второй выход - третий и четвертый входы, третий выход - пятый ишестой входы.Преобразователь работает следующимобразом.В исходном состоянии при измерениидействующего значения напряжениясчетчик 28, реверсивный счетчик 32,триггеры 24, 22 и 33 находятся в состоянии нуля, Второй 4 и шестой 12 переключатели по сигналу оператора переводятся в нижнее положение. Пере-.ключатель 6 сигналом с единичного выхода триггера 22 находится в верхнемположении, реверсивный счетчик 32нулевым сигналом с единичного выходатретьего триггера 33 находится в режиме вычитания, Схемы И 31 и 25 закрыты нулевым сигналом с единичноговыхода триггера 24, а схема И 23 закрыта нулевым сигналом с выхода схемы И 18, Интегратор 9 (емкость С)разряжен,Измеряемое напряжение подается напервые входы сумматоров 20 и 21. При нулевом в начальном состоянии напря"жении на выходе интегратора 9 на вы"ходах сумматоров 20 и 21 было бы нап"ряжение П(й). Однако интегратор 9имеет начальное напряжение на выходе.Кроме того, блок 7 имеет функцию преобразованияПи= ао+ ах у+ а(х у), 0 где а, а- аддитивная и мультипликативная составляющиефункции преобразованияблока 7;х, у - входные сигналы;15 а- коэффициент, характеризующий влияние квадратичной составляющейа (х у) в выходном сигнале блока 7.2 О До момента(фиг,26) седьмойпереключатель 30 на время выходногоимпульса с выхода формирователя 17находится в правом положении. Поэтомуна входы сумматоров 20 и 21 подается 25 нулевой сигнал, Одновременно на время 2 импульс с выхода формирователя17 замыкает посредством переключателя 11 контакты конденсатора в интеграторе 9 и переводит переключательв нижнее положение, Конденсатор винтеграторе 9 моментально разряжается и на первые два входа интегратора9 (сопротивления) подается нулевоенапряжение посредством переключателя 8. Сумматоры 20 и 21 и фазоинвертор 19 имеют коэффициенты передачи,равные единице. Таким образом, принулевом напряжении на выходе интегратора 9 и на первых входах сумматоров 4 О 20 и 21 на выходе блока 7 при аФ 0получают напряжениеПп = ао(1) Это напряжение через переключатель 45 8 поступает на конденсатор 10, Поэтому в течение времени , конденсатор 10 заряжается до напряженияа. С окончанием длительностиимпульса на выходе формирователя 17 50переключатели 8 и 11 переводятся вверхнее положение, а переключатель30 - в левое. На второй вход интегратора 9 (сопротивление) поступаетвыходной сигнал блока 7, а на первыйвход интегратора 9 (сопротивление) 55подключается конденсатор 10 с напряжением У = а. Напряжение на выходе интегратора 9 начинает изменятьсядо тех пор, пока напряжение на выходе14049 9жения соответственно. Счетчики 28 и 32, триггеры 22, 21 и 33 сброшены в состояние нуля в исходном положении как и при измерении действукщего значения напряжения. Во втором цикле на 5 пряжение Ц 2(С) поступает на блок 7 через фаэоинвертор 5 и переключатель 6, который в этом случае находится в нижнем положении. На выходе блока 7 в первом цикле получают напряжение (фиг.2 а, моменты 0,.Т 2)ц(с) = ао + а 1 с 1 с; цз.(с), (17), а во втором цикле (фиг.2 а, моменты 2у)15ц 2 (й) = а, - а,1 с 1 сц(с) з.(Е). (18)Знак "-" появился за счет включения фазоинвертора 5, коэффициент передачи которого равен -1 (повторитель напряжения с инверсией полярности), На выходе сумматора 14 получают в первом и втором циклах напряженияц = 1 с 1 цсм + ао + а,1 с 1 сц3+ цдрю(20) аналогично как при измерении действующего значения напряжения.В процессе двухтактного преобразо- ЗО вания напряжений в выражениях (19) и (20) число импульсовгг о (з "2)Ь -1 с(Ц, + ао) + Цдд с 1 сг1 (г С )Ыс,1 с.а 1 цИ)МИ,Ь (С - С,)ЫсК,а, 3 ц(С)(С)с 1 СЬ 12 1так как 1 г - Й= 19 - = и ТК моменту Саналогично как при измерении действующего значения напряжения, в реверсивном счетчике 32 зафиксируется код числа2 Ис 1 с, а,ц(е)ЙЬ,(Сг С,)р (23)Ь, ф Ь(г г. 1) 35(26) Результат измерения не зависит от частоты входных колебаний, параметров ао ц ц дц блоков 7 и 13, Значение Ц, при измерении Ц, Р и Ц выбирается достаточно большим, чтобы обеспечить однополярное напряжение на выходе сумматора 14 в двух циклах измерения. где Р = ----ц(С)(С)йе - значе -55с, - сние активной мощности;- 1,1 с а, - коэффициент преобР1разования мощности,52102 Ыс 1 с; а; 21 с 1 сПри выборе - - - - ---- = 10 где т = О, 1, 2, 3,выражение (23) пропорционально активной мощности Р и не зависит от значения параметров и Т, Ц , Ц, а, Г, цепи аналогоцифрового преобразования. Их стабильность требуется обеспечить лишь на время соседних двух циклов преобразованияВ дальнейшем работа устройства аналогична его работе как и.при измерении действующего значения напряжения.При измерении реактивной мощности переключатель 2 посредством оператора переводится в нижнее положение, а схема в исходное состояние, при котором счетчики 28 и 32 и триггеры 22, 24 и 33 сбрасываются в нуль, схемы И 18, 25 и 31 закрыты, фаэосдвигающие цепи 1 и 3 образуют фазорасщепляющую цепь на 90 , причем коэффициенты передачи напряжения ц (С) и ц 2(С) одинаковы в диапазоне частот и равны единице.Поэтому в процессе двухтактного преобразования выходных напряжений сумматора 14, аналогично как и при измерении активной мощности, получают о(" ьЬ - 1 Вс(ц, + ) + ц, с 1 сЬ- о(" г "9) фгЬ - 1 11 с(Цсм + ао) + ЦдР 3 с" при- с= - е =и Т ---- =10" 1 9 1Ь 1формула изобретения Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код, содержащий генератор образцовой частоты, блок умножения, интегрирующий аналого-временной преобразователь, переключатель, интегратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности, в него дополнительно введены две фазосдвигающие цепи, два фазоинвертора, три триггера, счетчик, источник напряжения смещения, три сумматора, шесть переключателей, три формирователя импульсов, четыре схемы И, схема перезаписи, конденсатор, реверсивный счетчик, цифровой отсчетный блок, причем первый и второй входы по измерению мощности соединены с первым и третьим входами первого переключателя и с входами первой и второй фазосдви" гающих цепей, выходы которых соединены соответственно с вторым и четвертым 1 входами первого переключателя, первый и второй выходы его соединены с первым и третьим входами второго переключателя соответственно, а второй и четвертый входы подключены к выходам первого и второго сумматоров соответственно, первый выход второго предохранителя соединен с первым входом блока умножения и первым входом аналого-временного преобразователя, а второй выход второго переключателя подключен к первому входу третьего переключателя и через фазоинвертор - к второму входу третьего переключателя, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выход которого подключен к первому входу четвертого переключателя, к третьему его выходу и второму входу шестого переключателя, второй и четвертый входы четвертого переключателя соединены с общей шиной, а третий и шестой его входы подключены к одной обкладке конденсатора, а вторая его обкладка соединена с общей шиной, первый и второй выходы четвертого переключателя соединены с первым и вторым входами интегратора, выход которого подключен через второй фазоинвертор к первому входу первого сумматора, к первому входу второго сумматора и к первому входу шестого переключателя, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу источника напряжения смещения, а выход "к второму входу аналого-временного 5преобразователя третий вход которогоЭсоединен с генератором образцовойчастоты и первым входом второй схемыИ, первый выход аналого-временногопреобразователя подключен к первомувходу первой схемы И и первому входувторого триггера, выход которого соединен с первым входом третьей схемы Ии вторым входом четвертой схемы И,второй выход аналого-временного преобразователя соединен с вторым входомпервой схемы И и вторым входом третьей схемы И, выход первой схемы Исоединен со счетным входом первоготриггера, с вторым входом второй схемы И и с входом первого формирователя импульса, выход которого соединенс управляющими входами четвертого,пятого и седьмого переключателей,первый вход которого связан с входом 25 по измерению действующего значениянапряжения, второй его вход соединенс общей шиной, а выход - с вторымивходами первого и второго сумматоров,выход второй схемы И подключен к перЗ 0 вому входу четвертой схемы И и к ссчетному входу счетчика, вход установки в "О" которого подключен к вы"ходу третьего формирователя импульсаи к входу установки в "О" третьего 35триггера, а информационные выходысчетчика связаны с информационнымивходами схемы перезаписи, вход управления которой подключен к выходувторого формирователя импульса и к 40входу третьего формирователя импульса, а информационные выходы схемы перезаписи соединены с входами записичисла реверсивного счетчика, выходнуля которого подключен к входу установки в "1" третьего триггера, единичный выход которого соединен с входом управления режимом суммированияи вычитания реверсивного счетчика,счетный вход которого связан с выходом четвертой схемы И, а информационные выходы подключены к информационным входам цифрового отсчетного бло"ка, вход управления которого соединенс входом второго формирователя импульса и с выходом третьей схемы И, 55а пятый переключатель своим входомподключен к управляющему входу интегратора, а выходом - к выходу интегратора.1404952 Составитель С.ХромоТехред А. Кравчук орректор И.Муска едактор Н,Бобкова 3098/48 Тираж 772 ака ВНИИ сударственног Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Про ая по делам изобретении Москва, Ж, Раув Подписноекомитета СССР и открыти кая наб.,6 г кзАе