Изобретения относятся к измерительной технике и могут найти применение в счетчиках электрической энергии постоянного и переменного тока, в том числе в счетчиках, обеспечивающих раздельный учет энергии в каждом из двух направлений с помощью одного прибора, например, энергии, потребляемой электрифицированным транспортом в режиме тяги, и энергии, возвращаемой в контактную сеть в режиме рекуперативного торможения.
Известен преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов [2], содержащий амплитудно-импульсный и широтно-импульсный модуляторы и преобразователь напряжения в частоту, выполненный на основе методов аналогового интегрирования преобразуемых сигналов и импульсов обратной связи.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов [1] , содержащий амплитудно-импульсный модулятор, вход которого является первым входом устройства, первый широтно-импульсный модулятор, вход которого является вторым входом устройства, второй широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу амплитудно-импульсного модулятора, а также n-разрядный реверсивный счетчик, счетный вход которого подключен к генератору опорной частоты, а выход переноса является выходом устройства, амплитудно-импульсный модулятор и реверсивный счетчик имеют управляющие входы, при этом выход первого широтно-импульсного модулятора подключен к управляющему входу амплитудно-импульсного модулятора, а выход второго широтно-импульсного модулятора подключен к управляющему входу реверсивного счетчика. В этом преобразователе второй широтно-импульсный модулятор, генератор опорной частоты и реверсивный счетчик образуют преобразователь напряжения в частоту, который основан на методах аналогового и цифрового интегрирования. (В [1] допущена неточность, поскольку узел, имеющий счетный вход и вход управления направлением счета и выполняющий функции сложения и вычитания импульсов, назван ключом, а не реверсивным счетчиком).
Общим недостатком обоих известных устройств является относительно низкая точность, так как использованные методы построения этих устройств не обеспечивают устранения или уменьшения погрешностей, обусловленных смещениями нулей широтно-импульсного модулятора и преобразователя напряжения в частоту первого устройства и смещениями нулей первого и второго широтно-импульсных модуляторов прототипа.
Другим общим недостатком известных устройств является отсутствие возможности раздельного учета энергии в двух направлениях. Причем первое устройство обеспечивает учет энергии только в одном направлении, а прототип - только суммарный учет потребленной и возвращенной в сеть энергии (без разделения по направлениям).
Кроме того, в обоих устройствах отсутствует возможность цифровой регулировки постоянной преобразования.
Недостатком прототипа является также самоход, т.е. наличие на выходе устройства импульсов при отсутствии в измеряемой сети потребления или возврата энергии.
В предлагаемом преобразователе энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов предполагается решить задачи устранения самохода, повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет совершенствования его структуры, в том числе использования методов периодического реверсирования (переключения полярностей) преобразуемых сигналов.
Устранение самохода и погрешности, обусловленной смещением нуля второго широтно-импульсного модулятора (т.е. смещением нуля преобразователя напряжения в частоту), и обеспечение возможности цифровой регулировки постоянной преобразования достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов, содержащий амплитурно-импульсный модулятор, вход которого является первым входом устройства, первый широтно-импульсный модулятор, вход которого является вторым входом устройства, второй широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу амплитудно-импульсного модулятора, а также n-разрядный реверсивный счетчик, счетный вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход переноса является выходом устройства, амплитудно-импульсный модулятор и реверсивный счетчик имеют управляющие входы, введены счетчик, элемент задержки, первый и второй элементы неравнозначности, инвертор и n переключателей, первые входы которых соединены между собой, вторые входы также соединены между собой, а выходы подключены к одноименным информационным входам реверсивного счетчика, при этом выход второго широтно-импульсного модулятора соединен со входом счетчика и с первым входом первого элемента неравнозначности, выход счетчика соединен со вторым входом первого элемента неравнозначности и с первым входом второго элемента неравнозначности, второй вход второго элемента неравнозначности подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора, а его выход - к управляющему входу амплитудно-импульсного модулятора, выход первого элемента неравнозначности подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, к входу инвертора и к первым входам переключателей, вторые входы которых подключены к выходу инвертора, вход элемента задержки подключен к выходу устройства, а его выход - к входу записи реверсивного счетчика.
Обеспечение раздельного учета энергии по одному направлению (только потребление или только возврат энергии) достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по первому варианту введен элемент И, первый вход которого подключен к выходу устройства, второй вход - к выходу первого элемента неравнозначности, а выход является вторым выходом устройства.
Обеспечение раздельного учета энергии по другому направлению (только потребление или только возврат энергии) достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по первому варианту введен второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу устройства, второй вход - к выходу инвертора, а выход является третьим выходом устройства.
Устранение самохода и погрешности, обусловленной смещениями нулей первого и второго широтно-импульсных модуляторов, и обеспечение возможности цифровой регулировки постоянной преобразования достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по второму варианту, содержащий амплитудно-импульсный модулятор, вход которого является первым входом устройства, первый широтно-импульсный модулятор, второй широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу амплитудно-импульсного модулятора, а также n-разрядный реверсивный счетчик, счетный вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход переноса является выходом устройства, амплитудно-импульсный модулятор и реверсивный счетчик имеют управляющие входы, введены счетчик, элемент задержки, элемент неравнозначности, инвертор, второй амплитудно-импульсный модулятор и n переключателей, первые входы которых соединены между собой, вторые входы также соединены между собой, а выходы подключены к одноименным информационным входам реверсивного счетчика, при этом выход второго широтно-импульсного модулятора со соединен со входом счетчика и с первым входом элемента неравнозначности, вход второго амплитудно-импульсного модулятора является вторым входом устройства, а его выход подключен к входу первого широтно-импульсного модулятора, управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора, выход счетчика соединен со вторым входом элемента неравнозначности и с входом управления второго амплитудно-импульсного модулятора, выход элемента неравнозначности подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, к входу инвертора и к первым входам переключателей, вторые входы которых подключены к выходу инвертора, вход элемента задержки подключен к выходу устройства, а его выход - к входу записи реверсивного счетчика.
Обеспечение раздельного учета энергии по одному направлению (только потребление или только возврат энергии) достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по второму варианту введен элемент И, первый вход которого подключен к выходу устройства, второй вход - к выходу элемента неравнозначности, а выход является вторым выходом устройства.
Обеспечение раздельного учета энергии по другому направлению (только потребление или только возврат энергии) достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов введен второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу устройства, второй вход - к выходу инвертора, а выход является третьим выходом устройства.
На фиг. 1 изображена структурно-функциональная схема предлагаемого преобразователя энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по первому варианту; на фиг. 2 - то же, по второму варианту.
Преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по первому варианту (фиг. 1) содержит первый широтно-импульсный модулятор 1, амплитудно-импульсный модулятор 2, второй широтно-импульсный модулятор 3, n-разрядный реверсивный счетчик 4, генератор опорной частоты 5, счетчик 6, элемент задержки (например, пассивная RC-цепь) 7, первый 8 и второй 9 элементы неравнозначности (исключающее ИЛИ), инвертор 10, n переключателей 11.1, 11.2 ... 11.n, элемент И 12, второй элемент И 13, причем вход амплитудно-импульсного модулятора 2 является первым входом устройства, вход первого широтно-импульсного модулятора 1 является вторым входом устройства, выход переноса реверсивного счетчика 4 является выходом устройства, выходы элемента И 12 и второго элемента И 13 являются соответственно вторым и третьим выходами устройства, выход амплитудно-импульсного модулятора 2 подключен к входу второго широтно-импульсного модулятора 3, выход которого соединен со входом счетчика 6 и с первым входом первого элемента неравнозначности 8, выход счетчика 6 соединен со вторым входом первого элемента неравнозначности 8 и с первым входом второго элемента неравнозначности 9, второй вход которого подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора 1, а выход - к управляющему входу амплитудно-импульсного модулятора 2, выход устройства соединен с первыми входами элемента И 12 и второго элемента И 13 и с входом элемента задержки 7, выход которого соединен со входом записи реверсивного счетчика 4, выход генератора опорной частоты 5 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 4, выход первого элемента неравнозначности 8 соединен с первыми входами переключателей 11.1, 11.2 ... 11. n, с входом инвертора 10, с управляющим входом реверсивного счетчика 4 и со вторым входом элемента И 12, выход инвертора 10 соединен со вторыми входами переключателей 11.1, 11.2 ... 11, n и со вторым входом второго элемента И 13, выходы переключателей 11.1, 11.2 ... 11. n подключены к одноименным информационным входам реверсивного счетчика 4.
Преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количестве импульсов по первому варианту (фиг. 1) работает следующим образом.
При нулевом (единичном) сигнале на входе счетчика 6 первый 8 и второй 9 элементы неравнозначности являются повторителями (инверторами) выходных сигналов второго 3 и первого 1 широтно-импульсных модуляторов.
Предположим, что на входе счетчика 6 имеется нулевой сигнал, а первый 8 и второй 9 элементы неравнозначности являются повторителями своих входных сигналов.
Первый широтно-импульсный модулятор 1 преобразует сигнал на втором входе устройства в относительную разность длительностей временных интервалов θy:
где
ey - смещение нуля, приведенное к его входу;
K1 - постоянный коэффициент;
T1 - длительность импульса;
T2 - длительность паузы.
Амплитуда сигнала Z на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2 пропорциональна амплитуде сигнала X на первом входе устройства, причем в течение импульса T1 их полярности одинаковы, а в течение паузы T2 выходной сигнал Z имеет полярность, противоположную полярности сигнала X. (По существу амплитудно-импульсный модулятор 2 является переключателем полярности или, другими словами, реверсивным переключателем.)
Для сети постоянного тока среднее значение выходного сигнала Z за период преобразования T=T1+T2 пропорционально мощности:
Для сети переменного тока, если период преобразования T много меньше периода сети T2, то среднее значение выходного сигнала Z за период T пропорционально мгновенной мощности, а за период сети Tc - активной мощности.
Интеграл по времени сигнала Z на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2 пропорционален энергии (активной энергии для сети переменного тока).
Второй широтно-импульсный модулятор 3 также преобразует входной сигнал Z в относительную разность длительностей временных интервалов θz, имеет период преобразования много больший периода преобразования первого широтно-импульсного модулятора 1 и является интегрирующим преобразователем, поэтому сигнал Z за период преобразования первого широтно-импульсного модулятора 1 можно считать постоянным (он фильтруется интегратором второго широтно-импульсного модулятора 3) и пропорциональным измеряемой мощности.
Работа второго широтно-импульсного модулятора 3 с учетом (2) описывается уравнением
где
K2 - постоянный коэффициент;
eZ - смещение нуля, приведенное к его входу;
Tи - длительность импульса;
Tп - длительность паузы.
В дальнейшем условимся, что импульсы Tи имеют положительную, а паузу Тп -отрицательную полярности.
Сигнал θz подается на управляющий вход реверсивного счетчика 4, а не его счетный вход подаются импульсы опорной частоты fo с выхода генератора опорной части 5. В течение положительных импульсов Ти производится сложение, а в течение отрицательных пауз Тп- вычитание этих импульсов, при этом частота импульсов на выходе устройства (на выходе переноса реверсивного счетчика 4) составляет:
где
C - емкость раверсивного счетчика 4,
а количество импульсов за время измерения пропорционально энергии.
Если емкость счетчика C не зависит от направления счета, то частота f на выходе устройства инварианта направлению потока энергии как для постоянного, так и для переменного тока.
Предположим, что при потреблении энергии положительные импульсы Ти длиннее отрицательных пауз Тп, а при возврате энергии - отрицательные паузы Тп длиннее положительных импульсов Ти.
Тогда сигнал на выходе устройства будет формироваться при потреблении энергии только в течение положительных импульсов Ти, а при возврате - только в течение отрицательных пауз Тп.
Причем при потреблении энергии импульсы с выхода устройства будут поступать на второй выход устройства, так как в моменты их поступления на первый вход элемента И 12 на его втором входе имеются положительные Ти, а при возврате энергии импульсы с выхода устройства будут поступать на третий выход устройства, так как в моменты их поступления на первый вход второго элемента И 13 на его втором входе имеется положительный сигнал - инверсия отрицательной паузы на выходе инвертора 10.
Таким образом, второй выход устройства обеспечивает учет энергии только в одном направлении (например, только потребляемой энергии), третий выход - только в другом направлении (например, только энергии, возвращаемой в сеть), а выход устройства - учет энергии в любом направлении, в том числе суммы потребленной и возвращенной энергии.
Эта особенность выхода устройства может быть использована, например, в бытовых счетчиках энергии для исключения субъективного фактора. При неправильном включении счетчика его показания все равно будут возрастать, а точность измерения энергии не изменится.
Задержанный элементом задержки 7 сигнал с выхода устройства поступает на вход записи реверсивного счетчика 4 и по его информационным входам происходит запись информации с переключателей 11.1, 11.2 ... 11. n.
При потреблении энергии запись происходит во время положительных импульсов Ти в прямом коде: по информационным входам, подключенным к выходу первого элемента неравнозначности 8, записываются "единицы", а по информационным входам, подключенным к выходу инвертора 10, - "нули".
При возврате энергии запись происходит во время отрицательных пауз Тп в инверсном коде: по информационным входам, подключенным к выходу первого элемента неравнозначности 8, записываются "нули", а по информационным входам, подключенным к выходу инвертора 10, - "единицы".
Это обеспечивает возможность устанавливать емкость С реверсивного счетчика 4 и постоянную преобразования всего устройства одновременно для обоих направлений потоков энергии.
(Действительно, если, например, реверсивный счетчик 4 имеет 4 двойных разряда и на переключателях 11.1. ... 11.4 набрано двоичное число 1011, то в прямом направлении счета в реверсивный счетчик 4 запишется число 1011 и его емкость С составит 5 импульсов; в обратном направлении счета в него запишется число 0100 и его емкость также составит 5 импульсов.)
Предположим, что на выходе счетчика 6 имеется единичный сигнал, в первый 8 и второй 9 элементы неравнозначности являются инверторами своих входных сигналов.
Тогда на управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора 2 поступают импульсы с выхода первого широтно-импульсного модулятора 1 после их инвертирования вторым элементом неравнозначности 9, что эквивалентно изменению знака сигнала Z на выходе второго широтно-импульсного модулятора 3:
Z = -θуX = -K1X(Y+ey). (5)
при этом сигнал θz на выходе второго широтно-импульсного модулятора 3 принимает вид:
Сигналы 
инвертируются первым элементом неравнозначности 8, что эквивалентно изменению знака его выходного сигнала 
Таким образом, с помощью первого 8 и второго 9 элементов неравнозначности сигнал (Y+9y) реверсируется дважды (т.е. остается без изменения), а сигнал eZ - только один раз.
Пусть счетчик 6 содержит m двоичных разрядов. Тогда сигнал на его выходе будет изменяться каждые 2(m-1) периодов Т второго широтно-импульсного модулятора 3, и легко показать, что в среднем значении выходных сигналов первого элемента неравнозначности 8 за 2m периодов Т не содержится сигнала eZ.
Так, при m = 1 выходной сигнал счетчика 6 изменяется в каждом периоде Т = Ти+Тп = 
, при этом сигнал на выходе первого элемента неравнозначности 8 поочередно принимает вид (3) и (7), а его среднее значение 
за два периода Т на содержит сигнала eZ:
Средняя выходная частота f за два периода Т описывается выражением:
.
Из (3), (4) и (7) следует, что при отсутствии периодического реверсирования сигналов второго широтно-импульсного модулятора 3 смешение нуля eZ на его входе приводит к самоходу, т.е. к появлению сигналов на выходе устройства и на втором или третьем выходе устройства в зависимости от знака eZ при отсутствии в измеряемой сети потребления или возврата энергии.
В предлагаемом устройстве устранены самоходы и погрешность, обусловленная смещением нуля eZ второго широтно-импульсного модулятора 3, при измерении энергии как постоянного, так и переменного тока.
При измерении энергии постоянного тока относительная погрешность β (для счетчиков энергии нормируется не приведенная, а относительная погрешность), обусловленная смещением нуля eY первого широтно-импульсного модулятора, составляет:
.
Однако при измерении энергии переменного тока за время, кратное целому числу периодов сети, интеграл от произведения ey на сигнал X равен нулю, поэтому счетчик энергии переменного тока на основе описанного устройства не имеет погрешностей, обусловленных смещениями нулей как первого 1, так и второго 3 широтно-импульсных модуляторов.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый преобразователь обеспечивает большую точность измерения энергии постоянного и переменного тока и обладает расширенными функциональными возможностями.
Преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по второму варианту (фиг. 2) содержит первый широтно-импульсный модулятор 1, амплитудно-импульсный модулятор 2, второй широтно-импульсный модулятор 3, n-разрядный реверсивный счетчик 4, генератор опорной частоты 5, счетчик 6, элемент задержки (например, пассивная RC-цепь) 7, элемент неравнозначности (исключающее ИЛИ) 8, инвертор 10, n переключателей 11.1, 11.2...11.n, элемент И 12, второй элемент И 13, второй амплитудно-импульсный модулятор 14, причем выход амплитудно-импульсного модулятора 2 является первым входом устройства, вход второго амплитудно-импульсного модулятора 14 является вторым входом устройства, выход переноса реверсивного счетчика 4 является выходом устройства, выходы элемента И 12 и второго элемента И 13 являются соответственно вторым и третьим выходами устройства, выход амплитудно-импульсного модулятора 2 подключен к входу второго широтно-импульсного модулятора 3, выход которого соединен со входом счетчика 6 и с первым входом элемента неравнозначности 8, выход счетчика 6 соединен со вторым входом элемента неравнозначности 8 и с управляющим входом второго амплитудно-импульсного модулятора 14, выход первого широтно-импульсного модулятора 1 подключен к управляющему входу амплитудно-импульсного модулятора 2, а его вход - к выходу второго амплитудно-импульсного модулятора 14, выход устройства соединен с первыми входами элемента И 12 и второго элемента И 13 и со входом элемента задержки 7, выход которого соединен со входом записи реверсивного счетчика 4, выход генератора опорной частоты 5 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 4, выход элемента неравнозначности 8 соединен с первыми входами переключателей 11.1, 11.2...11.n, с входом инвертора 10, с управляющим входом реверсивного счетчика 4 и со вторым входом элемента И 12, выход инвертора 10 соединен со вторыми входами переключателей 11.1, 11.2...11. n и со вторым входом второго элемента И 13, выходы переключателей 11.1, 11.2...11.n подключены к одноименным информационным входам реверсивного счетчика 4.
Преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов по второму варианту (фиг. 2) работает следующим образом.
При нулевом (единичном) сигнале на выходе счетчика 6 элемент неравнозначности 8 и второй амплитудно-импульсный модулятор 14 является повторителями (инверторами) своих входных сигналов.
Предположим, что на выходе счетчика 6 имеется нулевой сигнал, а элемент неравнозначности 8 и второй амплитудно-импульсный модулятор 14 являются повторителями своих входных сигналов.
Первый широтно-импульсный модулятор 1 преобразует сигнал на втором входе устройства в относительную разность длительностей временных интервалов θy: :
,
где
ey - смещение нуля, приведенное к его входу;
K1 - постоянный коэффициент;
T1 - длительность импульса;
T2 - длительность паузы.
Амплитуда сигнала Z на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2 пропорциональна амплитуде сигнала X на первом входе устройства, причем в течение импульса T1 их полярности одинаковы, а в течение паузы T2 выходной сигнал Z имеет полярность, противоположную полярности сигнала X. )По существу амплитудно-импульсный модулятор 2 является переключателем полярности или, другими словами, реверсивным переключателем).
Для сети постоянного тока среднее значение выходного сигнала Z за период преобразования T = T1 + T2 пропорционально мощности:
.
Для сети переменного тока, если период преобразования T много меньше периода сети Tc, то среднее значение выходного сигнала Z за период T пропорционально мгновенной мощности, а за период сети Tc - активной мощности.
Интеграл по времени сигнала Z на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2 пропорционален энергии (активной энергии для сети переменного тока).
Второй широтно-импульсный модулятор 3 также преобразует входной сигнал Z в относительную разность длительностей временных интервалов 
, имеет период преобразования, много больший периода преобразования первого широтно-импульсного модулятора 1 и является интегрирующим преобразователем, поэтому сигнал Z за период преобразования первого широтно-импульсного модулятор 1 можно считать постоянным (он фильтруется интегратором второго широтно-импульсного модулятора 3) и пропорциональным измеряемой мощности.
Работа второго широтно-импульсного модулятора 3 с учетом (12) описывается уравнением:
,
где
K2 - постоянный коэффициент;
eZ - смещение нуля, приведение к его входу;
Tи - длительность импульса;
Tп - длительность паузы.
В дальнейшем условимся, что импульсы Tи имеют положительную, а паузы Tп - отрицательную полярности.
Сигнал θz подается на управляющий вход реверсивного счетчика 4, а на его счетный вход подаются импульсы опорной частоты f0 с выхода генератора опорной частоты 5. В течение положительных импульсов Tи производится сложение, а в течение отрицательных пауз Tп - вычитание этих импульсов, при этом частота импульсов на выходе устройства (на выходе переноса реверсивного счетчика 4) составляет
где
C - емкость реверсивного счетчика 4,
а количество импульсов за время измерения пропорционально энергии.
Если емкость счетчика C не зависит от направления счета, то частота f на выходе устройства инвариантна направлению потока энергии как для постоянного, так и для переменного тока.
Предположим, что при потреблении энергии положительные импульсы Tи длиннее отрицательных пауз Tп, а при возврате энергии - отрицательные паузы Tп длиннее положительных импульсов Tи. Тогда сигнал на выходе устройства будет формироваться при потреблении энергии только в течение положительных импульсов Tи, а при возврате - только в течение отрицательных пауз Tп.
Причем при потреблении энергии импульсы с выхода устройства будут поступать на второй выход устройства, так как в моменты их поступления на первый вход элемента И 12 на его втором входе имеются положительные Tи, а при возврате энергии импульсы с выхода устройства будут поступать на третий вход устройства, так как в моменты их поступления на первый вход второго элемента И 13 на его втором входе имеется положительный сигнал - инверсия отрицательной паузы на выходе инвертора 10.
Таким образом, второй вход устройства обеспечивает учет энергии только в одном направлении (например, только потребляемой энергии), третий выход - только в другом направлении (например, только энергии, возвращенной в сеть), а выход устройства - учет энергии в любом направлении, в том числе суммы потребленной и возвращенной энергии.
Эта особенность выхода устройства может быть использована, например, в бытовых счетчиках энергии для исключения субъективного фактора. При неправильном включении счетчика его показания все равно будут возрастать, а точность измерения энергии не изменится.
Заданный элементом задержки 7 сигнал с выхода устройства поступает на вход записи реверсивного счетчика 4 и по его информационным входам происходит запись информации с переключателей 11.1, 11.2...11.n.
При потреблении энергии запись происходит во время положительных импульсов Tи в прямом коде: по информационным входам, подключенным к выходу элемента неравнозначности 8, записываются "единицы", а по информационным входам, подключенным к выходу инвертора 10 - "нули".
При возврате энергии запись происходит во время отрицательных пауз Tп в инверсном коде: по информационным входам, подключенным к выходу элемента неравномерности 8, записываются "нули", а по информационным входам, подключенным к выходу инвертора 10 - "единицы".
Это обеспечивает возможность устанавливать емкость C реверсивного счетчика 4 и постоянную преобразования всего устройства одновременно для обоих направлений потока энергии.
(Действительно, если, например, реверсивный счетчик 4 имеет 4 двоичных разряда и на переключателях 11.1...11.4 набрано двоичное число 1011, то в прямом направлении счета в реверсивный счетчик 4 запишется число 1011 и его емкость C составит 5 импульсов; в обратном направлении счета в него запишется число 0100 и его емкость также составит 5 импульсов.)
Предположим, что на выходе счетчика 6 имеется единичный сигнал, а элемент неравнозначности 8 и второй амплитудно-импульсный модулятор 9 являются инверторами своих входных сигналов. (Второй амплитудно-импульсный модулятор 9 также является переключателем полярности или, другими словами, реверсивным переключателем).
Тогда на вход первого широтно-импульсного модулятора 1 подается сигнал Y, а сигнал Z на входе второго широтно-импульсного модулятора 3 имеет вид:
Z = K1(-Y + ey)X = -K1X(Y - ey). (15)
При этом сигнал θz на выходе второго широтно-импульсного модулятора 3 описывается уравнением:
Сигналы 
инвертируются элементом неравнозначности 8, что эквивалентно изменению знака его выходного сигнала 
Таким образом, с помощью элемента неравнозначности 8 и второго амплитудно-импульсного модулятора 9 сигнал Y реверсируется дважды (т.е. остается без изменения), а сигналы ey и ez - только один раз.
Пусть счетчик 6 содержит m двоичных разрядов. Тогда сигнал на его выходе будет изменяться каждые 2(m-1) периодов T второго широтно-импульсного модулятора 3, и легко показать, что в среднем значении выходных сигналов элемента неравномерности 8 за 2m периодов T не содержится сигналов ey и ez.
Так, при m = 1 выходной сигнал счетчика 6 изменяется в каждом периоде T = Tи + Tп = 
, при этом сигнал на выходе элемента неравнозначности 8 поочередно принимает вид (13) и (17), а его среднее значение 
за два периода T не содержит сигналов ey и ez:
Средняя выходная частота f за два периода T описывается выражением
Из (13), (14) и (17) следует, что при отсутствии периодического реверсирования сигналов второго широтно-импульсного модулятора 3 смещение нуля ez на его выходе приводит к самоходу, т.е. к появлению сигналов на выходе устройства и на втором или третьем выходе устройства в зависимости от знака ez при отсутствии в измеряемой сети потребления или возврата энергии.
В передающем устройстве устранены самоход и погрешность, обусловленная смещениями нулей ey первого 1 и ez второго 3 широтно-импульсных модуляторов, при измерении энергии как переменного, так и постоянного тока.
Это создает предпосылки для проверки преобразователя энергии переменного тока на постоянном токе.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый преобразователь обеспечивает большую точность измерения энергии постоянного и переменного тока и обладает расширенными функциональными возможностями.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ | 1997 |
|
RU2125337C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ | 1995 |
|
RU2076445C1 |
| ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВОЙ | 2007 |
|
RU2363097C2 |
| ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО | 2001 |
|
RU2206949C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ | 2000 |
|
RU2181521C2 |
| СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ | 2001 |
|
RU2181894C1 |
| АДАПТИВНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИМПУЛЬСНО-КОДОВЫЙ МОДУЛЯТОР | 2010 |
|
RU2426257C1 |
| ПОЛНОСТЬЮ КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ | 1996 |
|
RU2117377C1 |
| КОДИРУЮЩИЙ ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 1998 |
|
RU2141721C1 |
| СТАНЦИЯ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ | 2004 |
|
RU2271547C1 |
Изобретения относятся к измерительной технике и могут быть использованы в счетчиках электрической энергии. Целью изобретений является повышение точности. Каждый преобразователь содержит амплитудно-импульсный модулятор, два широтно-импульсных модулятора, n -разрядный реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик, элемент неравнозначности, инвертор, элемент задержки и два элемента И. Первый вариант преобразователя содержит кроме того второй элемент неравнозначности, а во второй вариант преобразователя включен второй амплитудно-импульсный модулятор. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
| SU, авторское свидетельство, 375778, кл | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| RU, патент, 2053516, кл | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
