Способ преобразования амплитуды напряжения переменного тока в код и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК H03M1/00 

Изобретение относится к технике аналого-цифрового преобразования и может быть использопано как в системах автоматического контроля, так и в цифровых измерительных приборах универсального и специального назначения.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Способ преобразования амплитуды напряжения переменного тока осуществляется следующим образом,

Определяют момент перехода через нуль напряжения переменного тока и

формируют два временных интервала, по окончании которых производят аналого-цифровое преобразование

Nt |5-IV sin (Wt, + ); N2 /i Ux- sin (cot2 + ),

где N , N, - коды первого и второго аналого-цифрового преобразования;

Ux - амплитуда напряжения переменного тока; t,, t.j - длительность первого и

второго временных интервалов;

ср - фазовая ошибка, возникающая при определении перехода через нуль напряжения переменного тока; ft - коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя.

После тригонометрических преобраований получают

Nf /ЗЧ)Л (sin u t,cos + -bcoswt sini/) ;

IIj .(sin u) t4. cos ( + coswtjsini) .

Введем ограничение на t, и t 2

sin Ы t , sin o tz K, ;

cos w t, -cos wt 2- K2;

N, p-U (K, cos tfK + K, sinv,, );

N 2 /ь -U x (K , cos if к- К г sin if K ) .

;

.

10

5400004

Таким образом, получают формулы для определения значения амплитуды напряжения переменного тока, не зависящие от погрешности в определении момента перехода через нуль напряжения переменного тока.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит ключ 1, генератор 2, импульсов, компаратор 3, элемент И 4, блоки 5 и 6 запуска аналого-цифрового преобразователя, элемент. 7 И, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 и вычислительный блок 9.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу запуска ключ 1 закорачивается, измеряемое напряжение U поступает на вход АПД 8 и на вход компаратора 3. С приходом положительной полуволны измеряемого напряжения компаратор формирует прямоугольный импульс, который открывает элемент И 4, и на вход блока 5 и 6 запуска АЦП поступают импульсы с генератора 2 импульсов. После прихода определен15

20

25

Изобретение может быть использовано в системах автоматического контроля, в цифровых измерительных приборах универсального и специального назначения. Цель изобретения - повышение точности преобразования амплитуды напряжения переменного тока за счет исключения влияния ошибки при определении момента перехода через нуль напряжения переменного тока. В момент перехода через нуль напряжения переменного тока формируют два временных интервала, по окончании которых проводят два аналого-цифровых преобразования, а значение амплитуды переменного тока определяют по формуле N_X=β^.U_X=√(N₁-N₂/2K₂)+(N₁+N₂)²/2K₁, где U_X - амплитуда напряжения переменного тока

β - коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя

N₁, N₂ - коды первого и второго аналого-цифрового преобразования, K₁=SIN2φ/T^.T₂, K₂=COS2φ/T^.T₁ - коэффициенты

T₁, T₂ - длительность первого и второго временных интервалов

T - период напряжения переменного тока. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

При сложении уравнений и при вычи- 30 тании получают следующие выражения:

35

т.к. sin + cos Ч 1, то после возведения в квадрат с последующим их сложением получают

К ,

) +(

N , - Ht

2р-U,K2

) -i;

|SU,

v(rih

Иг

) +(

Ml - N; .2

2 К7

Г

Если длительность временных интервалов выбрать равными t , Т/8 и 50 3

8

Т, то выражение для определепил амплитуды напряжения переменного тока упростится, так как К /2 -К ,

К v 55

p. U,

V2 . К.

«

+ N

30

ного числа импульсов (соответствует времени t, Т/В) блок 5 выдает выходной сигнал, по которому начинается первое преобразование входного напряжения Uv с помощью АЦП 8. По окончании преобразования АЦП 8 код N 35 a p-Ux sin (w t, + U K) записывается в первый регистр вычислительного блока 9, блок 6 выдает выходной сигнал

(соответствует времени t,j тг Т), по

которому начинается второе преобразование напряжения с помощью АЦП 8, по окончании которого во второй регистр вычислительного блока 9 записывается код N p- UX sin (tot, + l/K). В последнем осуществляется вычисление по формуле

40

45

50

N

где К Л-U, V21

Н

Н +

и1,

sin

2V Т

2-с

сов

21Г

в результате получают код, пропорциональный амплитуде измеряемого напря- жения Ux.

Формула изобретения 1. Способ преобразования амплитуды напряжения переменного тока в код,

заключающийся в определении момента перехода через ноль напряжения преобразуемого переменного тока, формировании с этого момента временного интервала, по окончании которого производят формирование кода путем аналого-цифрового преобразования текущего значения напряжения преобразуемого переменного тока, отличаю- ц и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования с момента перехода через ноль напряжения преобразуемого переменного тока, формируют дополнительный временной ин- тервал, по окончании которого производят формирование дополнительного кода путем дополнительного аналого-цифрового преобразования второго текущего значения напряжения преобразуемого переменного тока, после чего определяют значение кода амплитуды напряжения переменного Nx тока по формуле

и,

II - Ц

N,

ткГ

Ux - амплитуда напряжения переменного тока;

р - коэффициент аналого-цифрового преобразования; коды основного и дополнительного преобразования;

N2

sin

2 IT

-i

Кл COS

2Т

длительности основного и дополнительного временных интервалов; период напряжения преобразуемого переменного тока.

по п. 1, отличатем, что, с целью упрощения, длительности основного и дополнительного временных интервалов выбирают равными t, Т/8, t5 - 3/8Т соответственно, а значение кода амплитуды напряжения преобразуемого переменного тока определяют по формуле

N,

ли;

k

+ N

ю 1520

где К V2 - К , J2 К , .

25 преобразователя, а управляющий вход ключа является пиной запуска, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, Б него введены второй элемент И,

30 вычислительный блок и второй блок запуска аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход подключен к первому входу второго эле2 мента И, второй вход которого соединен с выходом первого блока запуска аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен с входом запуска аналого-цифрового, преобразователя, инфор40 мационные выходы которого соединены с информационными входами вычислительного блока, управляющий вход которого соединен с выходом конца преобразования аналого-цифрового преобразователя,

45 a выходы вычислительного блока являются выходной шиной.

Составитель В. Махнанов Редактор Л. Пчолинская Техред л. Сердюков а Корректор С. Черни

Заказ 231

Тираж 652

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное