Устройство измерения параметров электрического сигнала Советский патент 1986 года по МПК G01R23/10 

ю

Изобретение относится к электроизмерениям параметров квазигармонического сигнала.

Целью изобретения является .расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства измерения параметров электрического сигнала; на фиг.2 временные диаграммы его работы.

Устройство содержит источник I опорного напряжения, коммутатор 2, усилитель-формирователь 3, элемент И 4, схему 5 сравнения, генератор

6импульсов, блок 7 управления, формирователи 8-П импульсов, счетчики 12-16 и вычислитель 7.

Вход устройства соединен с первым входом усилителя-формирователя 3 и схемой 5 сравнения. Выходы источника 1 опорного напряжения подключен к входам коммутатора 2, а выходы Общий еще и к второму входу усилителя-формирователя 3. Выход коммутатора 2 соединен с первым входом схемы 5 сравнения, выход которой, а также выход усилителя-формирователя 3 соединены с входами элемента И 4. Выход последнего подключен к управляющим входам коммутатора 2 и блока

7.управления. Выход усилителя-формирователя 3 подключен к входу генератора 6 импульсов и информационному входу счетчика 6, Первый, второй, четвертый и пятьй выходы блока

7 управления соединены с первыми вховходами соответствующих формирователей импульсов 8 - 1э а третий его выход - с их вторыми входами. Вь ходы формирователей импульсов 8-11 подключены к информационным входам соответствующих счетчиков 12-15,. входы синхронизации которых, а также вход синхронизации счетчика 16 подключены к выходу генератора 6 импульсов. Выходы счетчиков 12-16 соединены с входами вычислителя 17.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемое напряжение U), (фиг.2а) .в общем виде определяется соотношением

UK iu,.,,.sin(2n-)(ot, . где п 1 ,2 . . . 00 ;

тГгп-ч амплитудное значение гармоники;

со - угловая частота;

t - время.

Наиболее значимыми с точки зрения мощности, например в области энергетики, являются первая, третья пятая и седьмая гармонические составляющие. Поэтому в выражении для Ux можно ограничиться указанными составляющими:

U,U,-sinwt+U,sin3cat+U 5sin5wt+

+U sin7wt.

Таким образом, измеряемое напряжение поступает на входы усилителяформирователя 3 и схемы 5 сравнения, на выходе коммутатора потенциал шины Общий. В момент сравнения входного сигнала с нулевым сигналом от

источника 1 опорного напряжения при переходе от отрицательной полуволны к положительной, на вьтходе усилителя-формирователя 3 появляется единичный сигнал, который держится

на его выходе до момента перехода входного напряжения от плюса к минусу (фиг.25).

Сигнал с выхода усилителя-формирователя 3 поступает на второй вход

элемента И, запускает генератор 6 импульсов и разрешает доступ импульсов от генератора 6 в счетчик 16 (фиг.). В момент равенства напряжений на первом и втором входах схемы 5 сравнения, последняя формирует сигнал (фиг.2г) поступающий на элемент И 4. При совпадении сигналов от усилителя-формирователя 3 и схемы 5 сравнения (т.е. при положительной полуволне и ц) элемент И 4 формирует импульс, который переключает коммутатор 2 в следующее положение (фиг,2&), а также запускает блок 7 управления. Последний формирует импульс на третьем выходе, который запускает формирователи 8-11 импульсов, открывающие для заполнения импульсами генератора 6 импульсов счетчики 12-15.

В момент t, равенства напряжения Uj с напряжением, установленньм на выходе коммутатора 2 (первым опорным напряжением Uon схема 5 сравнения выдает второй импульс (фиг.2г)

по которому элемент И 4 вновь переключает коммутатор 2 в следующее, положение (фиг. 2 6). Одновременно сигнал с выхода элемента И 4 посту31пает на блок 7 управления, которьш вьщает сигнал на первом выходе, по которому формирователь 8 импульсов сбрасывается, и прекращается дос.туп импульсов от генератора 6 импульсов в счетчик 12 (фиг.23). При равенстве U со вторым опорным напряжением в момент времени t третий импульс от схемь 5 сравнения (фиг.2г) через элемент И 4 переключает коммутатбр 2, через блок 7 управления сбрасывает формирователь 9 импульсов и прекращает доступ импульсов от генератора 6 импульсов в счетчик 13 (фиг. 2 е) . Аналогичным образом в MOMeHTb t 3 Ht сбрасываются формирователи 10и IJ импульсов, прекращается заполнение счетчиков 14 и 15 (фиг. 2,j), а по окончанию положительной полуволны - счет чики 16 (фиг.2й). При этом прекращается генерация импульсов генератором 6. Таким образом, в счетчиках 12-16 записывается количество импульсов, пропорциональное соответственно t, (фиг-.2), t, (фиг.2)с); t4 (Фиг.2) и ty (фиг.2и), tg (фиг.2е). Информация со счетчиков заносится в вычислитель 17, которьш прово-. дит определение параметров электриUOH. и„/з1поэ t, Scat, опг m, sino) ЗщЬ,, U, sin cot, Swt, on, Uro, sin cotj+U jSin Stot

относительно и„, , U,, U,., U.

Система уравнений (2) может быть решена, например, с помощью определителей, при этом

Ч т; гп,1-; и„,-/ т.Ч

где Д - определитель системы,

Л, U).

U5,flj - частные определители.

Подставляя в определители значения М по и t,-t,, можно определитьвеличины и гармоник (илц при делении на , действующие значения) . Значения и заранее вносятся в вычислитель. Система (2) может быть решена любым другим методом.

Изобретение позволяет расщирить функциональные возможности устройства за счет учета гармоник высших порядков, при этом действующее зна-. 272270 чес гор 5 опр мул где П где полу О ров 30 знач щест

5cjt,+U,sin 7cot, ; +Um5sin 7(jt ; 5ot,+lJfn.,sin 7wt3 ; 5cjt; +U,sin 7cot...

чение электрического сигнала jQ деляется по формуле

п-г и„ -т|и, +и. +u.. +и„.

у- и, -и, -Jj5 +и.

Формула изобретения

Устройство измерения параметров электрического сигнала, содержащее усилитель-формирователь, первый вход которого соединен с вторым входом

схемы сравнения и является входом устройства, а второй вход соединен с выходом общий источника опорного напряжения, выходы которого подключены к информационным входам коммутатора, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соеди4кого сигнала по предлагаемому алг итму. Далее цикл измерения повторяется. Частота электрического сигнала еделяется, как известно, по форел т Т - период сигнала. В случае Т 2t х 2ty редоставив значение t как t - -Nt5 fr Ntr - число импульсов (код) в счетчике 16; f J - частота генератора 6 им- частота ; пульсов. чают f - |Г. X 2 Nty « пределение остальных парамет(амплитудных или действующих ений гармоник) может быть осувлено решением системы уравнений

Изобретение относнтся к электро- измерениям параметров квазигармонического сигнала. Цель изобретения расширение функциональных возможностей устрор ства. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, коммутатор 2, усилитель-формирователь 3, элемент И 4, схему 5 сравнения, генератор 6 импульсов, блок 7 управления, формирователи 8 и 9 импульсов, счетчики 12 и 13 и вычислитель 17. Введение в устройство формирователей 10 и 11 импульсов, счетчиков 14-16 и соединение их с элeмeнтa ш устройства позволяет учесть гармоники высших порядков. 2 ил.