Цифровой измеритель мощности переменного тока Советский патент 1990 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может найти применение п цифровых измерителях мощности с аналоговым перемножением сиг- налов.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового измерителя мощности переменного тока.

Измеритель содержит источник 1 образцового напряжения, входной пре- оОраэопатель 2 напряжения, входной преобразователь 3 тока, первый 4 и второй 5 сумматоры, аналоговый перем- чожитсль 6, интегратор 7, блок 8 аналогового усреднения, аналого-цифровой преобразователь 9.

Вход по напряжению соединен с входом входного преобразователя 2 напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу первого сумматора 4, неинвертирующий вход которого связан с выходом источника 1 образцового напряжения, а выход подключен к первому входу аналогового перемножителя 6. Вход по току соединен с входом входного преобразователя 3 тока, выход которого подключен к неинвертирующему входу второго сумматора 5, инвертирующий вход которого связан с выходом . интегратора 7 и входом блока 8 аналогового усреднения, выход которого связан с входом аналого-цифрового преобразователя 9. Выход второго сумматора 5 подключен к второму входу перемножителя 6, выход которого соединен с входом интегратора 7.

Измеритель работает следующим образом.

Напряжение U(t) и ток КО преобразуется в преобразователях напряжения 2 и тока 3 с коэффициентом преобразования К, и Кг соответственно. На их выходе получаем

U,, (t) - K,-U(t),CD

Ui, (t) - Ka-I(t). При нулевом напряжении на выходе п;гегратора 7 на выходе сумматоров 4 и 5 получаем напряжения

U,(t -ив-и„ (t) -U0-K,U(t), (2)

и,(О ut, (t) - К4КО,

где Uо выходное напряжение источни ника 1 образцового напряжения.

Коэффициент передачи сумматоров 4 и равен единице. Поэтому на вы5

с

Q

5

3545

50

i

ходе перемножителя 6 получаем напряжениеi1

U,,(t) - K-U,(t)-U,(t) - -Ue-K,U (t)l «K-Kt-l(t) -К-К,-Кг U(t).I(t) - -IV К K,l(t) ,(3)

где К - коэффициент передачи аналогового перемножителя 6. Напряжение (3) содержит постоянную составляющую, пропорциональную активной мощности, и колебания удвоенной частоты. Поэтому напряжение ивы« на выходе интегратора 7 начинает возрастать до момента равенства нулю напряжения на выходе аналогового перемножителя 6. При иИ(Х 0 на выходе первого сумматора 4 имеем напряжение -U0 - K,U(t). Напряжение на выходе пе- перемножителя 6 уменьшается

Un(t) - ,I(t) -U,t(, JC-U0-K,U(t) - -K-Uni,-U. -К KVUeI(t) + K-K,.Uet.U(t)- -К К,K1-U(t)-I(t).(4)

В результате интегрирования напряжения (4) в интеграторе 7 составляющие

ТТ

К K1U0-I(t)dt-0 и jK.K,UifclI(U(t)dt-0 о

при симметричных колебаниях U(t) и I(t) относительно оси времени, что имеет место в ваттметрах переменного тока. Поэтому напряжение на выходе интегратора 7 не будет возрастать в случае равенства нулю напряжения (4.),

т.е. при т

К CUIM, -U.) -I(t)dt - 0.

IT K,KiU(t) I(t) ,4 отсюда ивш - ц - 5)

Напряжение (5) измеряется ci помощью аналого-цифрового преобразователя 9 N КДип-и Ви, с коэффициентом передачи К „un. Код числа на выходе аналого-цифрового преобразователя 9 N . при , кратном десяти, пропорционален значению активной мощности Р и не зависит от значения коэффициента передачи К перем- ножителя 6.

Независимость результата N Ka4nK.,ii xK,j-P измерения от значения коэффициента передачи К аналогового перемно- жителя открывает возможность повышения точности измерения мощности даже в случае использования полупроводниковых перемножителей напряжения (датчиков Холла).

515344

Формула изобретения

Цифровой измеритель мощности переменного тока, содержащий входные преобразователи тока и напряжения, пер- , вый и второй сумматоры, аналоговый перемножитель, интегратор, блок аналогового усреднения, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом блока аналоговго усред- ю нения, вход которого соединен с выходом интегратора и инвертирующим входом второго сумматора, вход интегратора соединен с выходом аналогового

06

перемножителя, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора а второй его вход - с выходом второго сумматора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу входного преобразователя тока, инвертирующий вход первого сумматора соединен с выходом входного преобразователя напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, неинвертирующий вход первого сумматора подключен к выходу введенного источника образцового напряжения.

Изобретение может найти применение в цифровых измерителях мощности с аналоговым перемножением сигналов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит входные преобразователи тока 3 и напряжения 2, первый 4 и второй 5 сумматоры, источник 1 образцового напряжения, аналоговый перемножитель 6, интегратор 7, блок 8 аналогового усреднения, аналого-цифровой преобразователь 9. Аналоговый перемножитель охвачен цепью обратной связи через интегратор и второй сумматор, действие которой приводит к независимости выходного сигнала интегратора, пропорционального измеряемой мощности, от коэффициента передачи аналогового перемножителя. Введение в схему источника образцового напряжения позволяет исключить цифровой квадратор и фазоинвертор. Независимость результата измерения мощности от коэффициента передачи аналогового перемножителя повышает точность измерения мощности даже в случае использования полупроводниковых перемножителей напряжения, например датчиков Холла. 1 ил.