Преобразователь активной мощности в цифровой код Советский патент 1988 года по МПК G01R21/06 

4:

N(

со to

а

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении активной мощности сигналов произвольной формы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения непериодических сигналов.

На чертеже представлена блок- схема преобразователя активной мощности в цифровой код.

Преобразователь активной мощности в цифровой код содержит входные преобразователи 1 и 2 тока и напряжения, источник 3 опорного напряжения, первый и второй переключатели 4 и 5, перемножитель.6, управляемый ИНН ер тор 7, пер емножакнций цифр оанал о говый преобразователь (ЦАП) 8, интегратор 9, блок 10 сравнения, блок 11 управления, блок 12 памяти, генератор 13 счетных импульсов и счетчик 14, Выходы входных преобразователей 1 и 2 тока и напряжения соединены с первыми входами соответственно первого и второго переключателей 4 и 5, вторые входы кот.орых соединены с выходом источника 3 опорного напряжения, выходы первого и второго переключателей 4 и 5 соедит иены с соответствующими входами перемножителя 6, выход которого через последовательно соединенные управляемый инвертор 7, перемножакщий ЦАП 8, интегратор 9 соединен с первым входом блока 10 сравнения, второй вход которого соединен с общей шиной, .а выход - с первым входом блока 11 управления, выход генератора 13 счетных импульсов соединен с вторым входом блока 11 управления и входом счетчика 14, .первый,выход блока 11 управления соединен с управляющими, входами первого и второго переключателей 4 и 5, управляемого инвертора 7 и входом установки в ноль счетчика 14, вторые выходы блока 11. ления соединены с входами блока 12, выходы которого соединены с цифровыми входами перемножающего ЦАП 8, выг ходы счетчика 14 являются выходами устройства, а входы входных преобразователей 1 и 2 тока и напряжения - входами преобразователя.

Преобразователь активной мощности в цифровой код работает следукнцим образом,.

0

5

0

5

5

Входные преобразователи тока 1 и напряжения 2 преобразуют TOK..i(t) и напряжение u(t) s пропорциональные им сигналы:

X;(t) К... i(t)} (1)

x,(t)

К, . u(t).

(2)

0

где К - коэффициент преобразования

тока; K. - коэффициент преобразования

напряжения.

Преобразование активной мощности в код осуществляют методом двухтактного интегрирования,

В первом такте в момент запуска блок 11 управления вьфабатьшает на первом выходе импульс с фиксированной длительностью t ,посредством которого переключаются переключатели 4 и 5, управляемый инвертор 7 переходит в режим прямой передачи сигнала, а счетчик 14 обнуляется. Сигналы Xj(t) и x(t) поступают на входы перемножителя 6, выходное напряжение которого, как и выходное напряжение управляемого инвертора.7, равно

и„, К„. x.(t). Xu(t), . (3) где К - коэф|)ициент передачи перемножителя.

Усреднение напряжения U, осуществляется известным методом весовой функции посредством перемножающего ЦАП 8, работающего в режиме управляемого делителя тока, и интегратора 9, Выходное напряжение интегратора 9 в конце первого такта интегрирования равно

t,. ,и,, K,KnKiKy|co(t).) i(t)dt,

о(4)

где Кц - коэффициент передачи интегратора;C0(t) - весовая функция.

Весовая функция реализуется методом ступенча ой аппроксимации по формуле

гп

co(t) .Zls(t)

(5)

п;

0

где К

А1

N

5

значение коэффициента передачи перемно-, жающего ЦАП (ni - текущее значение кода на цифровых входах ЦАП} N - число возможных кодовых комбинаций на цифровых .входах ЦАП) в интервале времени от

j-1 д° j P

Зтом длительность интервала .времени tj - tj., не зaвиcиt от значения j и на - t 0;

I

tn t,

-m ч

m - число ступеней аппроксимации;(t) -единичная функция,

которая определяется как

t tj-., ;

t; t t

-.г -, J

t t;

1326

пающими на его входы с вторых выходов блока 11 управления.

По окончании первого такта интег- с рирования управляющим сигналом с первого выхода блока 11 управления производится переключение переключателей 4 и 5, управляемый инвертор 7 переходит в режим инверсной переда- 10 чи сигнала, на счетчик 14 приходит сигнал, разрешающий счет.

На входы перемножителя 6 поступает опорное напряжение U источника 3, сигнал с выхода перемножителя 6 инвертируется управляемым инвертором 7, при этом его выходное напряжение равно

ni - Кп УО

(8)

Изобретение может быть использовано при измерении активной мощности сигналов произвольной формы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Преобразователь содержит преобразователи 1 и 2 тока и напряжения, источник 3 опорного напряжения, пере- множитель 6, интегратор 9, блок 10 сравнения и генератор 13 счетных импульсов. Введение переключателей 4 и 5, управляемого инвертора 7, перемножающего цифроаналогового преобразователя 8, блока 11 управления, блока 12 памяти и счетчика 14 позволяет измерять непериодические сигналы. 1 йл. i (Л

Так как в процессе усреднения методом весовой функции переменная составляющая функции p(t)uft) i(t), которую обозначим Pn(t) , подавляется при нулевом ослаблении постоянной составляющей, равной Р - активной мощности, то выражение (4) с учетом выражения (5) можно представить в виде

UH, ,

j

- (P+Pn(tj)dt

к„к,к.к„.р.

Aj

+ , (6)

--ЦК/

t ) V

где S - остаточная погрешность от

.неполного подавления составляющей Р (t), которая равна

i; К К„К;К,|: j K.P(t)dt (7)

t;.,

( и может быть обеспечена достаточно малой при соответствующем выборе

35

ti UM, -К„К, J и dt О,(9)

У

с учетом выражения (6) получим

m

t14л

Р1:Кд:+ -(ч- t, )и„ 0.

(10)

m

40

В течение второго такта на вход счетчика 14 поступает число импульсов, равное

М

f (4 - t

(11)

вида весовой функции со (t) и интер- 45 частота генератора счетных

импульсон. Так как значение S достаточно ма ло, то им можно пренебречь, и искомое значение активной мощности буде

времени t . Например, функция Дольфа-Чебышева при длительности , интервала времени усреднения 3,2 периода усредняемого напряжения миниг мальной частоты обеспечивает подавление переменной составляющей на 80 дБ.

Управляющие коды, обеспечивающие соответствующие значения Кд;, хра- нятся в блоке 12 памяти и определяют вид весовой функции. Выборка управляющих кодов из блоков 12 памяти производится сигналами, посту

В течение второго такта интегрирования на цифровые входы ЦАП 8 поступает код, соответствующий коэффициенту передачи ЦАП 8 Кд Г, поэтому на вход интегратора поступает полностью напряжение , Интегрирование продолжается до момента сравнения выходного напряжения интегратора 9 с нулем, определяемого блоком 10 сравнения, сигнал с выхода которого поступает на первый вход блока 11 управления, следовательно,

ti UM, -К„К, J и dt О,(9)

У

с учетом выражения (6) получим

m

14л

Р1:Кд:+ -(ч- t, )и„ 0.

(10)

40

В течение второго такта на вход счетчика 14 поступает число импульсов, равное

М

f (4 - t

(11)

частота генератора счетных

импульсон. Так как значение S достаточно мало, то им можно пренебречь, и искомое значение активной мощности будет

и„.т

Г

K.K,t,f

И К;

М, (12)

J

AJ

т,е, прямо пропорционально состоянию счетчика 14 в конце второго такта.

По окончании второго такта начинается новый цикл измерения.

Формула изобретения Преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий входные преобразователи тока и напряжения, входы которых являются входами преобразователя, пер-емножитель, интегратор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, источник опорного напряжения, генератор счетных импульсов, о т л и ч а rant и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй переключатели, управляемый инвертор, перемножающий цифроаналоговый преобразователь, блок памяти, блок управления и счетчик, причем выходы входных преобразователей тока и напряжения соединены с первыми входами соответственно первого и второго переключателей, вторые входы которых соединены с выходом источника опорного напряжения, выходы первого и

5

0

второго переключателей соединены с соответствующими входами перемножителя, выход которого соединен через последовательно включенные управляемый инвертор, перемножающий цифроаналоговый преобразователь с входом интег{)атора, второй вход блока сравнения соединен с общей шиной, а выход - с первым входом блока управления, выход генератора счетных импульсов соединен с вторым входом блока управления и входом счетчика, первый выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго переключателей, управляемого инвертора и входом установки в О счетчика, вторые выходы блока управления соединены с входами блока памяти, выходы которого соединены с цифровыми входами перемножающего цифроаналогового преобразователя, выходы счетчика являются выхода:ми устройства.