ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЦИФРОВОЙ КОД Советский патент 1968 года по МПК G01R21/133 

Предложение относится к области преобразования и кодирования информации.

Известны преобразователи активной мощности в цифровой код, содержащие калиброванное сопротивление, включенное в цепь источника мощности, преобразователь напряжения в цифровой код, связанный с калиброванным сопротивлением и управляемым делителем, синхронизатор и логические схемы «И», «ИЛИ».

Предложенное устройство отличается тем, что оно содержит регистр с триггером знака, счетчик числа измерений и сумматор-делитель, причем выход регистра соединен с управляемым делителем, а вход через логические схемы, связанные с синхронизатором и триггером знака, подключен к выходу преобразователя напряжения в цифровой код; счетчик числа измерений подключен к преобразователю напряжения в цифровой код и к синхронизатору, а сумматор-делитель подключен к выходу преобразователя напряжения в цифровой код.

Это позволяет расширить динамический диапазон и повысить точность устройства.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя активной мощности в цифровой код.

Преобразователь состоит из калиброванного сопротивления 1, управляемого делителя 2, ключа 3, преобразователя 4 напряжения в цифровой код, регистра 5, логических устройств 6 и 7, синхронизатора в, счетчика 9 числа отсчетов и сумматора-делителя 10.

Измерение активной мощности основано на использовании равенства

где Р_а - активная мощность;

Т - период переменного тока;

U_xi, I_xi - мгновенные значения напряжения и тока;

n - число измерений.

Вход преобразователя 4 напряжения в цифровой код (ПНК) в начале измерения подключен к калиброванному сопротивлению 1, падение напряжения на котором пропорционально измеряемому току. Полученный код через логическое устройство 6 поступает в регистр 5, который устанавливает соответствующий коэффициент передачи управляемого делителя 2. На вход управляемого делителя через согласующий каскад поступает измеряемое напряжение, поэтому его выходное напряжение пропорционально произведению измеряемого напряжения и тока. После этого вход ПНК 4 с помощью ключа 3 переключается на выход управляемого делителя 2, а выход через логическое устройство 7 подключается к сумматору 10. Переключение входа ПНК производится по команде синхронизатора 8, который одновременно управляет входами логических схем 6 и 7. Вход синхронизатора подключен к выходу ПНК, на котором образуется сигнал об окончании преобразования.

Чтобы не возникла ошибка из-за сдвига во времени моментов преобразования мгновенного значения тока и напряжения, необходимо применять фиксатор уровня - согласующее устройство, в котором сохраняется мгновенное значение измеряемого напряжения, соответствующего моменту преобразования мгновенного значения тока.

Таким образом, на выходе ПНК 4 получают код, соответствующий произведению мгновенных значений измеряемого напряжения и тока - мгновенной мощности. В сумматоре-делителе 10 в результате суммирования получают среднее значение мгновенных мощностей, т.е. активную мощность.

Число проведенных измерений мгновенной мощности целесообразно выбирать кратным степени основания применяемого кода. При этом деление суммы на число отсчетов удобно осуществлять путем сдвига запятой на такое число разрядов, которое равно показателю степени числа проведенных отсчетов. Число отсчетов считается счетчиком 9, на вход которого поступают импульсы синхронизатора. При накоплении в счетчике заданного числа его сигнал запрещает работу тактового генератора 11 ПНК.

В том случае, когда частота измеряемого процесса заранее неизвестна, необходимо применять либо известные способы умножения частоты процесса для такой настройки тактового генератора 11, чтобы число полученных за период отсчетов мгновенной мощности оставалось равным заданному, либо проводить усреднение в течение нескольких периодов, так, чтобы погрешность из-за некратности периода измеряемого процесса и времени усреднения была меньше заданной.

В сумматор-делитель 10 поступают значения мгновенной мощности в прямом коде, если напряжение и ток совпадают по знаку, или дополнительном коде (в этом случае происходит вычитание значения мгновенной мощности), если напряжение и ток не совпадают по знаку. Переключение входа сумматора делителя с выхода прямого кода ПНК на выход с дополнительным кодом производится логическим устройством 7, которое сравнивает состояние триггера знака 12 регистра 5 и индикатора знака 13 ПНК. Сумматор-делитель выполнен по схеме однонаправленного триггерного счетчика с параллельным вводом кода. Элементы задержки в цепях переноса использовать в данном случае нет необходимости, так как можно заносить импульсы кода в сумматор поочередно по мере их получения в ПНК.

В ПНК выделены триггеры 14 выходного регистра и 13 индикатора знака, генератор 11 тактовой частоты и распределитель 15 синхропотенциалов. В качестве синхронизатора 8 может использоваться обычный триггер. Логические устройства представляют собой совокупность обычных логических схем «И» (16), «ИЛИ» (17) и «НЕ» (18).

Для определения активной мощности в трехфазной цепи достаточно ввести фиксаторы уровня на каждую фазу и переключатели.

Преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий калиброванное сопротивление, включенное в цепь источника мощности, преобразователь напряжения в цифровой код, связанный с калиброванным сопротивлением и управляемым делителем, синхронизатор и логические схемы «И», «ИЛИ», отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения точности устройства, он содержит регистр с триггером знака, счетчик числа измерений и сумматор-делитель, причем выход регистра соединен с управляемым делителем, а вход через логические схемы, связанные с синхронизатором, триггером знака, подключен к выходу преобразователя напряжения в цифровой код; счетчик числа измерений подключен к преобразователю напряжения в цифровой код и к синхронизатору, а сумматор-делитель подключен к выходу преобразователя напряжения в цифровой код.