Устройство для определения коэффициента мощности Советский патент 1990 года по МПК G01R21/00 

сл

о

Х)

ьо

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается тем, что в устройство дополнительно введены нуль-орган 4, генератор 7 опорной частоты, ключ 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10 и вычислительный блок 11. Принцип работы устройства основан на определении двух мгновенных значений напряжения, одно из которых взято в момент перехода сигнала тока через нуль, а другое - через промежуток времени, равный интервалу времени между моментами перехода через нуль сигналов напряжения и тока. Устройство также содержит аналого-цифровой преобразователь 1, входные шины 2, 4 напряжения и тока, коммутатор 3, блок 6 управления. 5 ил.

фиг. 1

Изобретение относится к элек гроиз мерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента мощности в широком ц aпaзoнe час- тот о

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиго 1 представлена структур- ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фигоЗ и 4 - временные диаграм1 ы, поясняющие работу устройства; на фигоЗ - блок-схема алгоритма работы вычислительного блока

Устройство для определения коэффициента мощности содержит аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 1, входную шину 2 напряжения, коммутатор 3, входную шину 4 тока, нуль-ор ган 5, блок- 6 управления, генератор 7 опорной частоты, ключ 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10 и вычислительный блок 11 о

Вход АЦП 1 соединен с шиной 2 пер вого входного сигнала и первым входом коммутатора 3, второй вход которого подсоединен к шине 4 второго входного сигнала, а управляющий вход - первому выходу 12 блока 6управления, второй выход 13 которого соединен с запускающим входом АЦП 1, выход коммутатора 3 подключен к входу нуль-органа 5, выход которого соединен с первым входом блока 6 управления, третий выход 14 которого связан с управляющим входом ключа 8, вход которого соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, а вы- i, ход - со счетным входом реверсивного счетчика 9, вход управления нежимом работы которого подключен к г етвер- тому выходу 15 блока 6 управления, выходы разрядов подсоединены к информационным входами дешифратора 10, пятый выход 16 блока б управления соединен с управляющим входом вычислительного блока 11, первый 17 и второй 18 выходы дешифратора соединены с вторым и третьим входами блока 6 управления, информационные входы блока 11 связаны с выходами разрядов АЦП 1, шина 19

Пуск устройства подключена к четверто ry входу блока 6 управления, входу установки нуля реверсивного счетчика 9 и входу начальной установки вычислительного блока 11 о

Блок 6 управления содержит тактируемые D-триггеры 20-23, одновибраторы 24 и 25, схемы И-26-28, схему НЕ 29 и схему ИЛИ 30 о

Устройство для определения коэффициента мощности работает следующим оразом.

После подачи импульса (игоЗб) на шину 19 Пуск устройства реверсивный счетчик 9 обнуляется, а вычислительный блок 11 переходит к началу выполнения программы. Одновременно на прямых выходах триггеров 20-23 устанавливаются сигналы О (фиг,3г,д, е). Сигнал О с выхода 12 блока 6 управления, поступая на управляющий вход коммутатора 3, подключает шину к входу нуль-органа 5 о Сигнал О с выхода 14 блока 6 управления размыкает ключ 8„ Сигнал О с выхода 15 блока 6 управления устанавливает ре- версивный счетчик 9 в режим прямого счета

В момент t, (фигоЗа) перехода сигнала ((ot+Cp) через нуль из отрицательной полуволны в положительную (и,0) срабатывает нуль-орган 5 (фиГоЗв). Сигнал с нуль-органа 5 поступает на вход одновибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс о Этот импульс устанавливает на выходе триггера 23 сигнал

1, который замыкает ключ 8, импульсы с генератора 7 опорной частоты поступают на счетный вход реверсивного счетчика 9„ 1

По йпаду импульса с одновибрато-.- ра 24 на выходе триггера 20 устанавливается сигнал 1, который открывает схему И 26 и, поступая с выхода 12 блока 6 управления на управляющий вход коммутатора 3, подключает шину 4 к входу нуль-органа 5о

В момент t перехода сигнала i «I sinQt через нуль из Отрицательной полуволны в положительную () срабатывает нуль-орган 5 Сигнал с нуль-органа 5 поступает на вход одно- вибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс Этот импульс, проходя через схему И 26 и схему ИЛ1-1 30 на выход 13 блока 6 . управления (фиг,3и) запускает АЦП 1, на входе которого в этом время напряжение U2 U sintf. На выходе одновиб ратора 25 формируется сигнал запроса (фигоЗк) на ввод, который поступает через выход 16 блока 6 управления на управляющий вход вычислительного блоустанавливается сигнал размыкает ключ 8

О, который

Код N с выхода А1Щ 1, пропорциональный напряжению 1)3 записывается в вычислительный блок 11

На выходе вьлчислительного блока 11 формируется код

ка 11 , В реверсивном счетчике 9 в этот момент времени записан KOAN(Fgp- Л t, пропорциональный интервалу времени между первым и вторым срабатываниями нуль-органа. 5, , (,„ - частота импульсов генератора 7 опорной частоты

По спаду импульса с одновибрато- ра 24 на выхода триггера 21 устанавт ливается сигнал 1, который открывает схему И 27 и, поступая с выхода 15 блока 6 управления на реверсивный счетчик 9, устанавливает последний в режим обратного счетао Сигнал О с, инверсного выхода триггера 21 закрывает схему И 26

Код N, с выхода А1Щ 1, пропорциональный напряжению U, записывается в вычислительный блок По

Через интервал . во всех разрядах реверсивного счетчика 9 устанавливается нуль, и на выхо-: де 17 дешифратора 10 появляется импульс , (Фиг Зж) . Этот импульс, проходя через схему И 27 и схему ИЛИ 30 .на выход 13 блока 6 управления, за- пускает А1Щ 1, иа входе которого в это время напряжение U,j U sin2C|), На выходе одновибратора 25 формируется импульс запроса на ввод, который поступает через выход 16 блока 6 управления на управляющий вход вычислительного блока 11 о

По спаду импульса с выхода 17 дешифратора 10 на выходе триггера 23

1599

.(1)

N

аык

K Un sin2c( 2 K,U sincf

Дг К,и 2N, ° 2K,U2

Так как sin2{; 2sin(j). cosif, то выходной код N gb, пропорционален коэффициенту мощности

.(

Выражение (1) справедливо только при Uj U sincp Oo Для того, чтобы исключить возможность деления на нуль, в вычислительном блоке 11 производится анализ кода N,, пропорционального напряжению U. Если напряжение , то это означает, что угол сдвига фаз между напряжением и током принимает одно из двух значений ср,0 или

11

10

и

т в

599792-

что соответстзует ,-|-1 или cosCfj,-l.

Для определения знака коэффициента мощности при производится ан.злиз знака мгновенного значения напряжения , измеряемого после перехода сигнала тока через нуль из отрицательной полуволны в положительную Так как в зто время присутствует положительная полуволна тока, то, если , cosLf +l (qi-O), и если , cosi{ -l (Cf ).

В данном устройстве анализ знака 15 напряжения U осуществляется следую- 1ЦИМ образом,

В момент времени t второго перехода сигнала тока через нуль из отрицательной полуволны в положитель- 20 ную срабатывает нуль-орган 5 (фиг,4). Сигнал с выхода нуль-органа 5 посту- пате на вход одновибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс. Этот, импульс устанавли- 25 вает на выходе триггера 23 сигнал 1, которьй замыкает ключ 8, и им- |Пульсы с генератора 7 опорной частоты поступают на счетный вход реверсивного счетчика 9

По спаду импульса с одновибратора 24 на выходе триггера 22 устанавливается сигнал 1, который открывает схему И 28о

В момент :., когда код на выходах эс реверсивного счетчика 9 принимает значение Na, на выходе 18- (фиГоЗз) дешифратора 10 появляется импульс Этот импульс поступает в блок 6 управ- лeшiя и, проходя через схему И 28 40 и схему liJlH 30 запускает АЦП 1, на входе которого в это время напряжение

30

U4., где .

-- jbi --ЧЫ ч - ч J

На выходе одновибратора 25 формируется импульс запроса на ввод, кото- (1)д5 рый поступает через выход 16 блока 6 управления на управляющий вход вычислительного блока 115

Если напряжение Uj. равно нулю, код NJ, пропорциональный значению U, вводится с выхода АЦП 1 в вычислительный блок П, В вычислительном блоке 11 производится анализ знака напряжения U с помощью кода N«5 и устанавливается одно из двух зна

чений выходного кода (фиг,5): Ng,j :-Ы,оШ1И Ng,-l ,0

Величина кода NO выбирается из следующего условия

,,

ТЛАИН

где Т - минимальный период входного сигнала„ Длительность импульса, формируемого; оДновибратором 24, выбирается из условия , it дц„, гдeйtдцn- аналого-цифрового преобразования си гнала в АЦП 1 , . Q

: ЕСЛИ угол сдвига фаз между током и Напряжением близок к нулю (ь({)А ,Л t то срабатывание нуль-органа 5 в мо- MeJHT tj перехода сигнала тока через из отрицательной полуволны в по- с ло тельную не воспринимается одновиб- ра|гором 24, так как одновибратор 24 формирует импульс по положительному фронту сигнала, с нуль-органа 5 В эт|ом случае одновибратор 24 формирует 2о импульс, соответствующий переходу снг- наЬа foKa через нуль из отрицательной по 1уволны в положительную в момент вр|емени , где Т - период вход- но|го сигнала.25

; Дпительность импульса it,, , фор- ми4)уемого ОДновибратором 25, выбирается достаточной для выполнения опроса состояния выхода 16 блока 6 управления вычислительным блоком 11, но при зо условии, что .

Формула изобретения

: Устройство для определения коэффи- ци|ента мощности, содержащее аналого- циЙ)ровой преобразователь, вход кото- polro соединен с шиной первого вход

Фае. 2

ного сигнала и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен

: С ШИНОЙ второго входного сигнала, а управляюп ий вход соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия в него введены нуль-орган, генератор, ключ, реверсивный счетчик, дешифратор и вычислительный блок, причем выход коммутатора соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с первым входом блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход - со счетным входом реверсивного счетчика, вход уп- .: равления режимом работы которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выходы разрядов соединены с информационными входами дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока управления, пятый вы ход которого соединен с управляющим входом вычислительного блока, информационные входы которого соединены с выходами разрядов аналого-цифрового преобразователя, шина Пуск устройства соеданена с четвертым входом блока управления, входом установки нуля реверсивного счетчика и входом начальной установки вычислительного блока.

Ж

Фиг.

С /ygw- gj

-4i

/ Beo( I Hem Да

/edod/ 2 / t

HZ 2-Nl

/Ввод/ 3 /

I вь, 1ю

/ QbieodJ gtfx/

С f(oHei4 j

Фие.5

Составитель С Хромов Редактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор О. Ципле

Заказ 3140

. Тираж 5Д7

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

Hem

Mo

Подписное