Время-импульсное телеизмерительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G08C19/16 

Изобретение относится к системам передачи электрических сигналов и может быть использовано для телеизмерения-мощности в электрических сетях переменного тока.

Известны формирователи с нелинейной характеристикой преобразования, в которых используются нелинейные элементы, например диоды lД.

Однако известные формирователи сами по себе не решают задачи теле измерения параметров,имеющих квадратичную характеристику, например телеизмерения мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является время-импульсное устройство для телеизмерений, содержащее на передающей стороне генератор, к выходам которого подключены последовательно соединенные нагрузочный элемент и датчик напряжения, параллельно которому подключены входы линейного блока, выход которого сое динен со входом; выпрямителя и с первым входом функционального преобразователя, выход функционального преобразователя через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и ключ подключен на приемной стороне ко входу формирователя им-у пульсов, выход которого через функциональный преобразователь соединен с информационным выходом устройства 21 .

Недостатком данного устройст|Ва является его непригодность для телеизмерения мощности в злектрических сетях переменного тока, что ограничивает область его применения..

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается те что во время-импульсное телеизмерительное устройство, содержащее на передающей стороне генератор, к выходам которого подключены последовательно соединенные нагрузочный . элемент и датчик напряжения, параллельно которому подключены входы линейного блока, выход которого соединен со входами выпрямителя и с пеKJM входом функционального преобразователя, выход функционального пре образователя через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и ключ подключен на приемной стороне ко входу формирователя импульсов, выход Kojoporo через функциональный преобразователь соединен с информационным выходом устройства, введен преобразователь линейного сигнала в кубический, вход .которого подключен к выходу выпрямителя, а выход соединен со вторым входом функционального преобразователя.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - схема функционального преобразователя; на фиг. 3 временная диаграмма.

Время-импульсное телеизмерительное устройство содержит генератор 1, нагрузочный элемент 2 и датчик напряжения 3, линейный блок 4, выпрямитель .5, функциональный преобразователь б, дифференцирующий элемент 7, ключ 8, преобразователь линейного сигнала в кубический 9 формироватегль импульсов 10 и функциональный преобразователь 11, диоды 12 и 13, резистор 14, клеммы 15 - 20.

Время-импульсное телеизмерительное устройство работает следующим образом.

При работе предлагаемой системы синусридальное напряжение с ампли тудой Uj действует на сопротивлении Нагрузки 2 и на входе линейного блока 4 в цепи генератора 1 синусоидаль,ного напряжения; на выходе линейно:го блока 4 - синусоидальное напряжение 21 с амплитудой

.

где UQ - амплитуда синусоидального

напряжения в цепи генератора 1 синусоидального напряжения;п - постоянный коэффициент

передачи линейного блока 4; Ue - амплитуда синусоидального . напряжения на выходе линейного блока 4.

Синусоидальное напряжение 21 с амплитудой Ug (фиг. 3) с выхода линейного блока 4 подается на выпрямитель 5 и на первый вход (клеммы 15 и 16) функционсшьного преобразователя 6. На выходе выпрямителя 5 появляется сигнал постоянного напряжения (или тока), пропорциональный амплитуде Ug синусоидального напряжения 21, который подается на вход преобразователя 9, на выходе которого будет полезный сигнал постоянного напряжения, величина которого пропорциональна кубу амплитуды Ug синусоидального напряжения на датчике, т.е. на выходе преобразователя 9 будет сигнал в риде напряжения

U

де и - сигнал(напряжение) на выходе преобразователя 9; К - постоянный коэффициент, определяемый постоянными коэффициентами выпрямителя и преобразователя 9;

в 1мплитуда напряжение на выходе линейного блока 4; .п - постоянный коэффициент пере

дачи линейного блока 4; и амплитуда синусоидального напряжения в цепи генёрато pa 1 на входе линейного бл Этот сигнал в виде напряжения от преобразователя 9 передается на вт рой вход (клеммы 17 и 18) функционального преобразователя 6. Функциональный преобразователь действует как двусторонний диодный ограничитель с переменным верхним уровнем ограничения, т.е. нижний уровень ограничения у этого ограничителя фиксирован и равен нулю ( при идегиьных диодах-) , а верхний зависит от напряжения Uj, (сигнал кубирующего устройства). Получаемо после преобразователя-ограничителя напряжение имеет вид кривой 22.Нап жение 22 на выходе первого функцио нального преобразователя изменяется за время по синусоиде между н лем и значением U напряжения, т.е или наоборот ; .(-Ъ-( где и - напряжение (сигнал) преоб разователя 9; Ug - амплитуда синусоидального напряжения 21 на выходе линейного блока 4; Т - период синусоидального напряжения в цепи генератора 1; JF - постоянная; U(j - амплитуда синусоидального напряжения в цепи генерат ра 1 синусоидального напр жения ( на входе линейног блока 4, и на нагрузке 2) ; К - постоянный коэАЛиттиент; п - ппстпянннй коэффициент передачи линейного блока Т - длительность (время) , .за которое напряжение на вы ходе преобразователя-огра ничителя изменяется между нулем и значением напряжения. Напряжение 22 подается на диффе ренциальный элемент 7, после котор го оно имеет вид импульсов 23, их длительность равна Г и зависит от уровня ограничения первого функцио нального преобразователя, а также от амплитуды U синусоидального напряжения по последней формуле. Двухполярные импульсы 23 подаются на вход ключа 8, реагирующего толь ко на положительные импульсы 23. G выхода ключа 8 прямоугольные импульсы 24 той же длительности f (т.е. с полезным сигналом - длител ностью f) поступают по линии связи в приемник на вход входного формиро вателя 10, Длительность tимпульсов .24 не может быть больше Т/4 (т.е. четверти периода синусоидального напряжения). С выхода формирователя 10 импульсы прямоугольной формы и дпитель- . ности Г(и с фиксированной амплитудой и)подаются на функциональный преобразователь 11 (резонансный контур или частотный избиратель, настроенный на частоту второй гармоники спектра последовательности 1пряг«эугольных импульсов 24, длитель1кость которых изменяется, период Т постоянен, амплитуда U .фиксирова- на). Амплитуда второй гармоники зависит от длительности iT последовательности прямоугольных импульсов постоянной амплитуды U и постоянного периода по закону 2U, вых- 2j7 где амплитуда синусоидального напряжения на выходе прео азователя 11 (амплитуда второй гармоники спектра последовательности прямоугольных импульсов); постоянная; длительность импульсов на входе формирователя 10; Т - период следования прямо-: угольных импульсов (он же одновременно и период синусоидального напряжения в цепи генератора 1); известная амплитуда импульсов на выходе формирователя 10. Это синусоидальное напряжение с амплитудой Ug и постоянной частотой (периодом) второй гармоники подается на исполнительное устройство или измерительный прибор. Таким образом, для всей предлагаемой cHCTeNM (с учетом предыдущих формул) получается следующая зависимость амплитуды и ц выходного синусоидального напряжения (выходного сигнала) от амплитуды U, синусоидального напряжения в цепи генератора 1 синусоидального напряжения2и„ , 2j7r и ,,2 , где и - амплитуда выходного синусоидального напряжения, подаваемого с выхода второго функционального преобразователя на исполнительное устройство или измерительный прибор; постоянная; длительность импульсов в линии связи; период следования прямоугольных импульсов в лиНИИ связи (он же одно временно и период синусоидального напряжения в цепи генератора 1) , и - известная(фиксированная) амплитуда импульсов на выходе входного формирователя 10;

К - постоянный коэффициент; Up - амплитуда синусоидальног напряжения в цепи генератора 1 синусоидального напряжения (напряжения н нагрузке и на входе линейного блока 4J .

Таким образом, в предлагаемой системе получается линейная зависимость амплитуды UB синусоидального напряжения (выходного сигнала),подаваемого на исполнительное устройство или измерительный прибор, от квадрата- амплитуды ( т. е., от величины U) синусоидального напряжения в цепи генератора 1 си--. нусоидального напряжения,а следовательно, и линейная зависимость между ВЫХОДНЫМ сигналом системы |(т,е. амплитудой Оц синусоидального напряжения подаваемого на прибор) и мощностью в цепи генератора 1 синусоидального напряжения или сети.Такая, линейная зависимость между выходным сигналом и мощностью

В цепи генератора синусоидального напряжения или сети и является особенностью предлагаемой cиcтe «. Предлагаемая система характеризуется простотой всей аппаратуры, необходимой для передачи (телемеханической) сигнала мощности в цепи генератора синусоидального напряжения или -сети, так как введение одного нелинейного устройства в передатчике проще, чем введение сложного преобразователя в приемнике на выходе перед самым исполнительным устройством. Кроме того цепь генератора синусоидального напряжения в системе используется не только для осуществления промежуточного тригонометричесного преобразования, но и как источник сигнгша мощности, что расширяет его функциональные возможности, позволяя применять для теле.измерения мощности в различных электроустановках .

Г fj П 13 W 6

Фи-1.г

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее на передающей стороне генератор, к выходам которого подключены последовательно соединенные нагрузочный элемент и ;aтчик напряжения,параллельно которому подключены входы линейного блока, выход которого соединен с входом выпрямителя и с первым входом функционального преобразователя, выход функциона5гаьного преобразователя через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и ключ подключен на приемной стороне ко входу формирователя пульсов, выход которого через функциональный преобразователь соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что,с целью расширения области применения устройства, в него введен преобразователь линейного сигнала в кубический, вход которого подключен к выходу выпрямителя, а выход соединен с I вторым входом функционального пре(Л С образователя.