Устройство для измерения среднего значения тока Советский патент 1989 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для преобразования аналоговых и формирования цифровых сигналов обрат™ ной связи по току в системах регулирования с полупроводниковь&1И преобразователями, и может быть использо™ вано в системах автоматизированного электропривода постоянного тока, содержап их полупроводниковые преобразователи, при цифровом и программном микропроцессорном управлении.

Цель изобретения - повьшение точности измерения тока и стабильности работы устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема .устройства для измерения среднего значения тока; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие ра- боту устройства.

Устройство для измерения среднего тока содержит датчик 1 тока, выход которого соедине.н с первым входом интегратора 2. Выход послед- него соединен с первым входом компаратора 3, второй вход которого соединен с нулевой шиной. Выход генера тора 4 тактовых импульсов соединен с первым входом распределителя 5 импульсов, который соединен с первыми входами элементов И 6 и 7 и первым входом элемента НЕ 8. Выход элемента НЕ 8 соединен с С входом триггера 9, D-вход которого является вторым входом распределителя 5 импульсов Инверсный и прямой выходы триггера 9 соединены,, соотвествен- но, с вторыми входами элементов И 6 и 7, Выход элемента И 6 является пер вым выходом распределителя 5 импульсов и соединен с вторым входом интегратора 2 и с входом блока 10 гальванической развязки. Выход элемента И 7 является вторым выходом распределителя 5 импульсов и соединен с третьим входом интегратора 2 и с входом блока 11 гальванической развязки. Кроме того, устройство содержит таймер 12 и формирователь 13 импульсов, первый выход которого соединен с входом сброса счетчика 14, а второй выход с входом записи регистра 15,

Выходы счетчика 14 соединены с со ответству.ющими входами регистра 15, выход которого является выходом устройства,. Вход сложения счетчика 14 и первьгй вход элемента ИЛИ-НЕ 16

соединены с выходом блока 11 гальванической развязки. Вход вычитания счетчика 14 и второй вход элемента ИЛИ-НЕ 16 соединены с выходом блока 10 гальванической развязки. Выход элемента ИЛИ-НЕ 16 соединен с С-вхо- дом триггера 17, D-вход которого соединен с выходом таймера 12, а выход - с входом формирователя 13 импульсов.

На фиг.2 обозначены: а - импульсы на выходе таймера 12; б - сигнал на выходе датчика 1 тока; в - тактовые импульсы генератора 4; г - выходной сигнал интегратора 2; д - выходной сигнал компаратора 3;е - выходной сигнал на прямом выходе триггера 9; ж, з - импульсы на выходах элементов И 7 и 6 соответственно; и - импульс управления записью в регистр 15; к - импульс управления обнулением счетчика; л - среднее значение тока на интервале измерения.

Устройство работает следующим образом.

Таймер 12 вьфабатывает импульс с периодом Т, paBHbiiM длительности интервала измерения. Импульс х с выхода таймера 12 поступает на D-вход триггера 17, где синхронизируется с тактовыми импульсами, поступающими на.С-вход. При наличии 1 на С-вхо- де триггера 17, что соответствует паузе в последовательности тактовых импульсов, указанный импульс поступает на вход формирователя 13 импульсов. На втором выходе последнего формируется импульс управления записью в регистр 15, по заднему фронту которого на первом выходе формирователя 13 импульсов формируется импульс управления обнулением счетчика 34.

При поступлении импульса на вход записи регистра 15 осуществляется запись в регистр текущей информации с выходов счетчика 14 в виде п-разрядного цифрового кода. Записанное значение сохраняется на выходе регистра в течение последующего интервала измерения. При поступлении импульса на вход сброса счетчики 14 происхО Д ит обнуление последнего и начинается новый интервал измерения и формирования цифрового кода.

Интегратор 2 непрерывно интегрирует выходной сигнал датчика 1 тока, поступающий на его первый (не - инвертирующий) вход, на второй и третий входы которого поступают в соответствующие моменты времени, так- товые импульсыо Если выходной сигнал интегратора 2 больше нуля, то 1 с выхода компаратора 3 поступает на D-вход триггера 9,, На прямом выходе триггера 9 - 1, которая разрешает прохождение текзтцего тактового им- пульса через элемент И 7 на третий (инвертирующий) вход интегратора 2,, на котором задается необходимое значение амплитуды уравновешивающего импульса и осуществляется вьсчитание вольтсекундной площадки, соответствующей этому импульсу из текущего значения интеграг а входного сигнала, т.е. интегрирующее уравновешинание аналогового сигнала импульсными.

Одновременно с этим, текущий тактовый импульс через блок 11 гальванической равзязки поступает на вход сложения счетчика 14. Если при по- явлении следующего тактового импуль- са И уровень выходного сигнала Н компаратора 3 остается неизменным, то этот импульс через элемент И 7 i поступает на те же входы интеграто- ра 2 и счетчика 14.,

При изменении полярности выходного сигнала интегратора 2 и, соответственно, уровня выходного сигнала компаратора 3, означающем, что интеграл импульсного уравновешивающего сигнала превышает по модулю значение интеграла измеряемого сигнала, при отсутствии тактового импульса (а, в противном случае, при его исчбзно- вении), что соответствует 1 на С-входе триггера 9, переключается этот триггер и на его инверсном выходе формируется сигнал 1, который поступает на второй вход элемента И 6 и тем самым разрешает прохождение данного тактового импульса на второй (неинвертирующий) вход интегратора 2 и через блок 10 гальванической развязки - на вход вычитания счетчика 14.

Таким образом, полярность подключения импульсов на входы интегратора 2 и направление счета счетчика 14 определяются знаком выходного сиг нала интегратора 2, т.е. знаком ошибки между интегралами сигналов, пропорциональных току и импульсному уравновешивающему сигналу, и каждое

0

5 О

п з «

5

последующее подключение направлено на уменьшение этой ошибки, величина которой не превьшзает цены одного уравновешивающего импульса. Так как вольтсекундная площадка формируемого импульсного сигнала, представляющего собой две последовательности импульсов, пропорциональна интегралу тока на интервале измерения, то подсчитывая разность импульсов, поступающих на входы сложения и вычитания счетчика 14 за интервал измерения, определяют цифровой код, со- отве тствующий среднему значению тока за интервал измерения, который при появлении импульса управления записью записывается в регистр 15, где хранится в течение последующего интервала измерения. При появлении нового импульса на выходе таймера 12, цикл измерения повторяется аналогичным образом.

Ф о рмула изобрет ей и я 1 о Устройство для измерения сред- , него значения тока, содержащее таймер, счетчик., элемент ИЛИ-НЕ, датчик тока, выход которого соединен с первым входом ин тегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и стабильности работы устройства, в него введены генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, два блока гальванической развязки, триггер, формирователь импульсов и регистр, выход генератора тактовых импульсов соединен с.первым входом распределителя импульсов, первьй выход которого соединен с вторым входом интегратора и через первый блок гальванической развязки - с первым входом элемента ИЛИ-НЕ и с входом сложения счетчика,, второй выход распределителя импульсов соеди йен с третьим входом интегратора и через второй блок гальванической развязки - с вторым входом элемента ИЖ- НЕ и с входом вычитания счетчика выходы счетчика соединены с входами .регистра, выходы которого являются выходами устройства, вход сброса счетчика и вход записи регистра подключены к соответствующим выходам формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу триггера, D-вход и С-входы которого подключены соответственно к выходам таймера и элементя ШШ-НЕ, второй вход компаратора подключен к нулевой тине устройства, а выход соединен с вторым входом распределителя импульсов.

2е Устройство по п,1, отличающееся тем, что распределитель импульсов содержит первый и второй элементы И, элемент НЕ, триггер, D-вход которого является

вторым входом распределителя импульсов, С-вход соединен с выходом элемента НЕ,а инверсный и прямой выходы соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И,выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами распределителя импульсов, а вторые входы первого и второго элементов И и вход элемента НЕ являются первым входом распределителя импульсов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначения для формирования цифровых сигналов обратной связи по току в системах автоматического регулирования. Целью изобретения является повышение точности измерения тока и стабильности работы устройства. Интегратор 2 производит непрерывное; интегрирование сигнала, сформированного путем сложения выходного сигнала датчика 1 тока и компенсируюпщк импульсов, формируемых распределителем 5 из тактовых импульсов, по- ступающих с выхода генератора 4. Полярность компенсирующего импульса определяется знаком сигнала на выходе компаратора 3. Счетчик 14 подсчитывает разность компенсирующих импульсов различной полярности за временной интервал усреднения, опреде-. ляемый таймером 12, По окончании временного интервала усреднения информация переносится в регистр 15 импульсами формирователя 13. Введение генератора 4 и распределителя 5, содержащего элемента И 6, 7, инвертор 8 и триггер 9, позволяют сформировать компенсирующие импульсы, строго нормированные по длительности и амплитуде. Подключение С-входа триггера 17 через элемент ИЛИ-НЕ 16 и элементы 10, 11 гальванической развязки к выходам распределителя 5 импульсов позволяет синхронизировать начало и конец интервала усреднения с тактовой частотой, что способствует повышению точности измерения и стабильности работы устройства. 1 э.п, ф-лы, 1 ил. i 1сл 4 05 СП 00 00 фаг.1