ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И МОЩНОСТИ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ Советский патент 1968 года по МПК H03M1/56 

Известны преобразователи интегральных характеристик переменного напряжения (например, преобразователи действующего и среднего значения переменных напряжений), а также мощности в интервал времени, содержащие множительное устройство, соединенное со входом преобразователя, блок управления, соединенный с ключом, входом преобразователя и управляемым генератором функций, преобразователь напряжения в частоту импульсов, реверсивный счетчик и схему сравнения кодов.

Предложенный преобразователь отличается тем, что для повышения точности на инфра-низкой частоте в нем вход преобразователя напряжения в частоту импульсов через переключатель соединен с выходом множительного устройства и управляемым генератором функций, а реверсивный счетчик через схему совпадения кодов подключен к управляемому генератору функций.

Предложенный преобразователь предназначен для построения цифровых вольтметров среднего и действующего значения, а также цифровых ваттметров, работающих на инфра-низких частотах. В этом диапазоне частот практически нет быстродействующих и относительно простых методов измерения характеристик электрических сигналов. Преобразователь имеет высокое быстродействие (менее двух периодов преобразуемого сигнала), простую структурную схему и его показания не зависят от формы кривой входных сигналов.

Преобразователь может найти применение для поверки генераторов низкой частоты, а также в системах автоматического регулирования, различного рода приводах, в научно-исследовательской работе и т.д.

На чертеже представлена блок-схема описываемого прео6разователя.

Преобразователь содержит множительное устройство 1, ключ 2, блок управления 3, управляемый генератор 4 функций, преобразователь 5 напряжение - частота, реверсивный счетчик 6 и схему 7 совпадения кодов.

Множительное устройство 1 является четырехквадратным в случае преобразования мощности Р и действующего значения напряжения U_д (в случае преобразования среднего значения напряжения U_cp устройство 1 служит линейным выпрямителем). Блок управления 3 управляет работой ключа 2 и счетчика 6 в моменты окончания периода Т преобразуемого сигнала, а также изменяет амплитуду либо крутизну выходного напряжения управляемого генератора 4 функций по линейному закону. Генератор 4 в случае преобразования напряжения U_cp и мощности Р является линейным преобразователем время - напряжение. Если же преобразуется напряжение U_д, то генератор 4 является генератором линейно-изменяющегося напряжения с управляемой крутизной, например, последовательно соединенные генератор линейно-изменяющегося напряжения и цифровой делитель, коэффициент деления которого изменяется.

В исходном состоянии ключ 2 соединяет выход генератора 4 и вход преобразователя 5. Выходное напряжение U₄ генератора 4 равно нулю. Код на счетчике 6 равен нулю.

В момент начала периода Т блок управления 3 устанавливает ключ 2 в положение, когда выход устройства 1 и вход преобразователя 5 соединены, а также начинает изменять параметры напряжения U₄. Величина числа N, записанного на счетчике 6, в момент окончания периода Т будет равна:

где K₁ и K₅ - постоянные устройства 1 и преобразователя 5, U₁ и U₂ - мгновенные значения входных сигналов.

Величина напряжения U₄ в случае преобразования напряжения U_cp и мощности Р в этот момент будет равна U₄=K₄T,

где K₄ - постоянная преобразования время - напряжение.

В случае преобразования напряжения U_д крутизна К_л линейно-изменяющегося напряжения U₄ к моменту Т будет равна:

где - коэффициент преобразования время - крутизна.

В момент окончания периода Т блок управления 3 с помощью ключа 2 соединяет выход генератора 4 и вход преобразователя 5, а также запускает генератор 4 и переключает счетчик 6 на вычитание. Полярность выходного напряжения U₄ противоположна полярности выходного напряжения устройства 1. За время t со счетчика 6 списывается число N_t, равное

где U_4cp - среднее значение U₄ за время t.

В момент равенства N=N_t, т.е. код на счетчике 6 равен нулю, схема 7 запирает генератор 4 и тем самым возвращает схему в исходное состояние. Из условия N=N_t выводится основная формула преобразователя:

Из нее получаются выражения для различных частных случаев.

1) U₄=K₄T=const,

а)

где U и i - мгновенные значения напряжения и тока преобразуемой мощности, и - коэффициенты преобразования в цепи тока и напряжения (до входа преобразователя), тогда подставляя эти значения в формулу (1), получаем:

где - коэффициент преобразователя.

б) U₁=К_и·U,

U₂=1 при U₁>0, U₂=-1 при U₁<0, тогда

где- коэффициент преобразователя.

2) тогда

где - коэффициент преобразователя.

Таким образом, интервал времени между моментом окончания периода Т (соответствующий импульс с блока управления) и моментом равенства нулю кода на реверсивном счетчике (соответствующий импульсу со схемы совпадения кодов) пропорционален мощности Р, напряжению U_д или напряжению U_cp в зависимости от вида функции генератора 4.

Преобразователь интегральных характеристик переменных напряжений и мощности в интервал времени, содержащий множительное устройство, соединенное со входом преобразователя, блок управления, соединенный с ключом, входом преобразователя и управляемым генератором функций, преобразователь напряжения в частоту импульсов, реверсивный счетчик и схему сравнения кодов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности на инфранизкой частоте, в нем вход преобразователя напряжения в частоту импульсов через переключатель соединен с выходом множительного устройства и управляемым генератором функций, а реверсивный счетчик через схему совпадения кодов подключен к управляемому генератору функций.