ЦИФРОВОЙ АВТОКОМПЕНСАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1971 года по МПК H03M1/48 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к нреобразованию комплексных параметров переменного тока в цифровую форму.

В настоящее время для измерения комплексных параметров используются мостовые и компенсационные методы измерения на переменном токе. Однако почти все известные приборы работают на одной частоте или имеют возможиость переключаться на некоторые фиксированные частоты. Обычно применяют промышленную частоту 50, 400 и 1000 гц. В отдельных разработках используется повышенная частота в килогерцах и мегагерцах.

Работа на одной фиксированной частоте препятствует широкому применению мостовых и компенсационных приборов переменного тока. В последние годы в научных исследованиях и в разработках методов автоматического контроля возникают вопросы измерения комплексных параметров исследуемых объектов в диапазоне частот.

Предлагается цифровой автокомпенсатор для измерения комплексных параметров переменного тока в диапазоне частот, содержаший цепь измерения, цепь сравнения, цифровой делитель напряжения, опорный генератор переменной частоты, усилитель разбаланса, два формирователя прямоугольных импульсов. Схемы совнадения, генератор импульсов, инвертор, два триггера, реверсивный счетчик, регистр кода числа, два накопительных счетчика с цифровыми индикаторами, реле с двумя переключающими контактами.

Для расширения диапазона частот преобразуемого сигнала выход опорного генератора неременной частоты подключен одновременно к цифровому делителю, источнику измерения и входу первого формирователя, выход последнего соединен с одним из входов первой схемы совпадения, к другим входам которой через второй формирователь подключены выход усилителя разбаланса и выход генератора импульсов; выход первой схемы совпадения подключей ко входу вычитания реверсивного счетчика, выход второй схемы совпадения соединен со входом сложения реверсивного счетчика через последовательно включенные триггеры, причем второй триггер блокирован н.э.

контактом реле, через второй переключающий контакт которого выход реверсивного счетчика соединен с регистром кода числа и накопительным счетчиком.

На фиг. 1 изображена блок-схема цифрового

автокомпенсатора; на фиг. 2 - эпюра напряжений процесса уравновешивания; на фиг. 3 - векторная диаграмма.

Источник измерения / и цифровой делитель напряжения 2 питаются от одного источниканения выявляет сигнал разбаланса Д6 , который после усиления усилителем 4 подается на формирователь 5 прямоугольных импульсов. Одновременно сигналы генератора переменной частоты формируются в прямоугольные формы вторым формирователем 6 и подаются параллельно на две схемы совпадения 7 и 8. Схема совпадения 7 имеет три входа. На первый вход подаются формированные сигналы усилителя разбаланса, а на второй - сигналы генератора переменной частоты. На третий вход подаются имнульсы высокой частоты генератора импульсов 9, с помощью которых разностный сигнал модулируется по фазе и преобразуется в число-импульсный код. Вторая схема совпадения 8 имеет два входа. На первый вход нодаются инвертированные инвертором 10 выходные сигналы формирователя 6 от генератора переменной частоты, а на второй вход нодаются импульсы генератора 9. Таким образом, полупериод опорного сигнала генератора переменной частоты преобразуется в число-имнульсный код и с помощью триггера 11 делится на два. Выходные импульсы триггера // пропорциональны 1/4 периода опорного сигнала или 90° значению нериода. Выход триггера 11 подключен через н.з. контакт реле 12 ко входу сложения реверсивного счетчика 13. Ко второму входу вычитания реверсивного счетчика подключеп выход схемы совпадения 7, где число имнульсов нропорционально фазовому сдвигу между векторами напряжения разбаланса и онорного сигнала генератора переменной частоты. Момент компенсации характеризуется ортогональностью векторов фазовой чувствительности и разбаланса нанряжения. Следовательно, при 90° сдвиге указанных векторов ко входам сложения и вычитания реверсивного счетчика последовательно в каждом периоде опорного сигнала будет поступать одинаковое число импульсов. Вдали от равновесия ко входу вычитания реверсивного счетчика будет ностунать меньшее число имнульсов, и разность чисел импульсов в двух каналах будет накапливаться реверсивным счетчиком. Скорость накопления импульсов зависит ог расположения разностного вектора в коорди- 50 натнои плоскости. Следовательно, вдали от равновесия скорость накопления импульсов высока, а с наступлением равновесия она уменьшается и приближается к нулю. Выход реверсивного счетчика подключен параллельно ко входу счетчика имиульсов 14, являющегося регистром кода числа цифрового делителя напряжения, и ко входу накопительного счетчика 15 с цифровым индикатором, для цифрового представления и запоминания синфазной составляющей измеряемого вектора. пока вектор разностного наиряжения не оудет перпендикулярен к вектору оиорного напряжения. Процесс уравновешивания протекает критически, т. е. с наступлением равновесия шаги квантования компенсирующего напряжения по времени постепенно увеличиваются. Эпюра напряжений ироцесса уравновешивания приведена на фиг. 2. Определение квадратурной составляющей измеряемого напряжения осуществляется включением тумблера БК, с помощью которого реле 12, получив питание, срабатывает, и через переключающий контакт 16 имнульсы реверсивного счетчика нанравляются ко второму наконительному счетчику с цифровым индикатором 17 для цифрового представления и запоминания квадратурной составляющей измеряемого вектора. Вторым контактом 18 реле 12 одновременно подключает к выходу триггера // второй триггер 19, с номощью которого импульсы делятся дополнительно на два. Таким образом, ко входу сложения реверсивного счетчика в каждом периоде опорного сигнала поступают импульсы, пропорциональные 1/3 периода или 45° значения полного периода. При этом ко входу вычитания будет поступать в два раза больще импульсов, чем ко входу сложения, и реверсивный счетчик снова будет накапливать импульсы. В этом случае импульсы с общего выхода реверсивного счетчика поступают дополнительно к счетчику импульсов 14 и ко второму накопительному счетчику 15. Цифровой делитель дополнительно квантует комненсирующее напряжение до тех пор, пока вектор разностного напряжения не нриобретает расположение в координатной плоскости по отношению к опорному вектору 45°. При этом значение дополнительно введенного напряжения в цепь компенсации будет пропорционально синфазной составляющей измеряемого напряжения. Это видно из приведенной векторной диаграммы на фиг. 3. Для повторных измерений предусмотрен общий сброс содержания накопительных счетчиков и счетчика регистра. Перестройка частоты работы компенсатора осуществляется с помощью общей ручки управления, которая одновременно изменяет частоты опорного генератора и генератора импульсов. Это делается с целью обеспечения постоянства чувствительности фазометра в диапазоне частот работы компенсатора. Предмет изобретения Цифровой автокомпенсатор для измерения комплексных нараметров nepeiMeHHOro тока в диапазоне частот, содержащий цепь измерения, цепь сравнения, цифровой делитель напряжения, онорный генератор переменной частоты, усилитель разбаланса, два формиропадения, генератор импульсов, инвертор, два триггера, реверсивный счетчик, регистр кода числа, два накопительных счетчика с цифровыми индикаторами, реле с двумя переключающими контактами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот преобразуемого сигнала, выход опорного генератора переменной частоты подключен одновременно к цифровому делителю, источнику измерения и входу первого формирователя, выход последнего соединен с одним из входов первой схемы совпадения, к другим входам которой

через второй формирователь подключены вы-ход усилителя разбаланса и выход генератора импульсов, выход первой схемы совпадения подключен ко входу вычитания реверсивного

счетчика, выход второй схемы совпадения соединен со входом сложения реверсивного счетчика через последовательно включенные триггеры, причем второй триггер блокирован н.з. контактом реле, через второй переключающий

контакт которого выход реверсивного счетчика соединен с регистром кода числа и накопительным счетчиком.

15

14

f2

и

XX

кл