Преобразователь активной мощности в цифровой код Советский патент 1986 года по МПК G01R21/133 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении активной мощности. Цель изобретения - повышение точности измерения. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь активной мощности в цифровой код содержит входной преобразователь 1 тока, входной преобразователь 2 напряжения, источник 3 опорного напряжения, первый 4 и второй 5 аналоговые коммутаторы, первый 6 и второй 7 компараторы, первый 8 и второй 9 формирователи модуля, блок 10 управления, перемножитель 11, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, управляемый инвертор 13, логический элемент ИЛИ 14, интегратор 15, генератор 16 импульсов, сравнивающий блок 17 и цифровой делительный блок 18. Выход входного преобразователя 1 тока соединен с первым входом первого аналогового коммутатора 4 и с вхо дом первого компаратора 6, выход пре образователя 2 напряжения соединен с первым входом второго аналогового коммутатора 5 и с входом второго компаратора 7, выход источника 3 опорного напряжения соединен с вторым входом первого аналогового коммутатора 4 и с вторым входом второго аналогового коммутатора 5, третий вход первого аналогового коммутатора 4 и третий вход второго аналогового коммутатора 5 соединены с общей шиной, выход первого аналогового коммутатора 4 соединен с входом первого формирователя В модуля, выход которо го соединен с первым входом перемножителя 11, выход второго аналогового коммутатора 3 соединен с входом второго формирователя 9 модуля, выход которого соединен с вторым входом перемножителя 11, выход которого соединен с входом управляемого инверто ра 13, выход которого соединен с вхо дом интегратора 15, выход которого соединен с первым входом сравнивающе го блока 17, второй вход которого со единен с общей шиной, а выход соединен с вторым входом блока 10 управле ния, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора бис первым входом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 12, второйвход кото рого соединен с выходом второго компаратора 7, а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с управляющим входом управляемого инвертора 13, выход генератора 16 соединен с входом цифрового делительного блока 18, первый выход блока 10 управления соединен с первым управляющим входом первого коммутатора 4, с первым управляющим входом второго коммутатора 5 и с первым управляющим входом цифрового делительного блока 18, второй выход блока 10 управления соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора 4, с вторым управляюпщм входом второго коммутатора 5, с вторым входом логического элемента ИЛИ 14 и с вторым управлякщим входом цифрового делительного блока 18, третий выход блока 10 управления соединен с третьим управляющим входом первого коммутатора 4, с третьим управляющим входом второго коммутатора 5 и с входом сброса интегратора 15, причем выходы цифрового делительного блока являются выходами цифрового измерителя мощности. Г Преобразователь работает следующим образом. Входные преобразователи тока 1 и , напряжения 2 преобразуют ток i(t) и напряжение u(t) в пропорциональные им сигналы i(t); u(t). где К,- - коэффициент преобразования тока; К - коэффициент преобразования напряжения. Компараторы 6 и 7 переключаются в противоположное состояние соответственно в моменты перехода сигналов X. (t) и Xy(t) через нуль, причем положительному сигналу на входе компаратора соответствует уровень логической единицы на его выходе. В первом такте в момент запуска блок 10 управления вырабатывает на первом выходе импульс длительностью Т, где Т - период колебаний входного сигнала, посредством которого открываются соответствующие ключи первого 4 и второго 5 коммутаторов. На вход первого формирователя 8 модуля поступает напряжение x-(t), на вход второго формирователя модуля (t). а цифровой ген тупает напряжение делительный блок 1В начинает отсчет и шульсов генератора 16 импульсов. Выходные напряжения формирователей 8 и 9 модуля равны соответственно /x(t)| и x,(t)/. Выходное напряжение перемножителя 1i равно K.x.(t)| /x(t)| , (3) где К, - коэффициент передачи перемножителя. Компараторы 6 и 7 определяют знаки напряжений Ху(t) и Xy(t). В случае совпадения знаков логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ .12 через логический элемент ИЛИ 14 переключает управляемый инвертор 13 в режим повторителя, в случае несовпадения знаков - в режим инвертора. Таким образом, происходит восстановление знака произведения сигналов x.(t) и на выходе управляемого инвертора Входное напряжение интегратора 15 равно K.x,(t).x, Выходное напряжение интегратора 15 в конце первого такта интегрирования равно --i ---i--- - fu(t).i(t)dt, t J о где К, - коэффициент передачи интегратора; - постоянная времени интегрир вания. За время первого такта интегрирования на вход цифрового делительного блока 18 поступит число импульсов N равное

Т

N

тТ

где Тд - период импульсов.

После окончания первого такта интегрирования блок 10 управления вырабатывает на втором выходе импульс, посредством которого открываются соответствующие ключи первого 4 и второго 5 коммутаторов, на входы первого 8 и второго 9 формирователей модуля поступает напряжение U источника 3 опорного напряжения, управляемый инвертор 13 переключается в режим инвертора через логический элемент ИЛИ 14, а цифровой делительный блок 18 начинает отсчет импульсов 1275308 вт лей ное но рав жае вых i x,(t) 13. тел ния

и является результатом измерения, блок 10 управления вырабатьшает на третьем выходе импульс, посредством которого открываются соответствующие ключи первого 4 и второго 5 коммутаторов, входы формирователей 8 и 9 модуля подключаются к общей шине, а интегратор 15 переключается в режим сброса. Преобразователь готов к новому циклу измерения, который начнется в следующий момент перехода сигнала x.(t) через нуль.

Из принципа работы .предлагаемого устройства видно, что независимо от знака произведения входных сигналов перемножитепь работает в одном квадератора 16 импульсов в течение рого такта интегрирования. Выходные напряжения формировате8 и 9 модуля равны |Uj,| , а выходнапряжение перемножителя 11 рави. К„-и, (7) П2 п о Входное напряжение интегратора 15 но г U.-K,-UI. (8) Второй такт интегрирования продолтся до момента сравнения с нулем одного напряжения интегратора 15 т fu(t) X K-ix, j3 i K (t)dt c- fu dt - 0. I. Jo Из уравнения (9) следует, что длиьность второго такта интегрироваit равна В течение второго такта интегрирования на вход цифрового делительного блока I8 поступит число импульсов N равное Следовательно, искомое значение мощности равно Р --«-- --Ь. (12) По окончании второго такта интегрирования цифровой делительный блок 18 вычисляет отношение , которое ранте в течение обоих тактов интегрирования, вследствие чего на точности устройства оказьгоается лишь нелинейность, проявляющаяся только в данном квадранте, которая значи- тельно меньше нелинейности, проявля щейся при работе перемножителя во всех четьфех квадрантах. Кроме того, из выражения (12) ви но, что коэффициент передачи перемножителя не входит в фyнkцию передачи устройства, следовательно, его погрешность не влияет на точность предлагаемого преобразователя. Формула изобретени Преобразователь активной мощност в цифровой код, содержаш 1й входные преобразователи тока и напряжения, входь которых соединены с соответст вукяцими входными шинами, перемножитель, интегратор, соединенный выходом с входом сравнивающего блока, источник опорного напряжения, генератор импульсов, цифровой делительный блок, выход которого является выходом преобразователя, о т л и чаю.щийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования, в него введены первый и второй коммутаторы, первый и второй форми,рова тели модуля, первый и второй компараторы, блок управления, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, втрав ляемый инвертор, причем выходы вход ныхпреобразователей тока и напря086жения подключены к первым входам первого и второго коммутаторов соответственно и к входам первого и второго компараторов, источник опорного напряжения соединен с вторыми входами коммутаторов, третьи входы которых заземлены, управляющие входы коммутаторов соединены с соответствующими выходами блока управления, выходы коммутаторов через соответствующие формирователи модуля соединены с входами перемножителя, выхоД которого через управляемый инвертор соединен с входом интегратора, третий выход блока управления соед1й€ен с вторым входом интегратора, второй выход блока управления соединен с первыми входами элемента ИЛИ и цифрового делительного блока, вторые входы котоpbtx соединены соответственно с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и перBbw выходом блока управления, генератор импульсон соединен с третьим входом цифрового делительного блока, выходы которого являются выходами преобразователя, выход первого компаратора соединен с первыми входами блока управления и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход второго компаратора соединен с вторым входой элемента ИСКЛЮЧАКЙЦЕЕ ИЛИ, выход элемента ИЛИ . соединен с управляющим входом управляемого инвертора, второй вход сравнивающего блока заземлен, а выход соединен с вторым входом блока управления.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении активной мощности. Целью изобретения является повышение точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее входной преобразователь 2 напряжения, источник 3 опорного напряжения, перемножитель 11, интегратор 15, генератор 16 импульсов, сравнивающий блок 17, цифровой делительный блок 18, введены аналоговые коммутаторы 4 и 5, компараторы 6 и 7, формирователи 8 и 9 модуля, блок 10 управления, логический элемент 12 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, управляемый инвертор 13, логический элемент ИЛИ 14. Независимо от знака произведения входных сигналов перемножитель работает в одном квадранте (Л в течение обоих тактов интегрирования, вследствие чего сокращается нелинейность и соответственно повышается точность. 1 ил. to ел со о 00