ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯИНОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В КОЛИЧЕСТВО ИЛ\ПУЛЬСОВ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/52 G01R21/06 

1

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники.

Известно устройство, содержащее формирователь периода, преобразователь напряжения в отношение временных интервалов, ключ, генератор опорной частоты, переключатель. Недостатком известного устройства является его аппаратурная сложность выполнения dneрации суммирования, а также возможность измерения энергии лишь при фиксированной частоте напряжения, питающего нагрузку.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что с целью обеспечения работы устройства в режиме изменяюшейся частоты напряжения, питающего нагрузку, в него введен интегрирующий преобразователь напряжения в щиротно-импульсный сигнал, и инвертор, вход которого подключен к одной входной клемме всего устройства и к одной клемме переключателя, другая клемма которого соединена с выходом инвертора, а общая клемма подключена к одному входу интегрирующего преобразователя напряжения в широтно-импульсный сигнал, второй вход последнего через формирователь периода соединен с другой входной клеммой устройства и через преобразователь напряжения в отношение временных интервалов подключен к управляющему входу переключателя.

2

На чертеже изображен пред.чагаемын преобразователь.

Он содержит устройство / перемножения двух сигналов (ка чертеже обведено пунктирной линией), формирователь периода 2, интегрируюш,ий преобразователь о напряжения в ШИМ-сигнал, ключ 4, генератор 5 опорной частоты, преобразователь 6 напряжения в отношение временныхинтервалов, инвертор 7, переключатель 8.

Средняя частота импульсов с выхода ключа 4 пропорциональна текущему значению активной мощности, потребляемой нагрузкой, а количество этих импульсов в течение произвольного интервала времени пропорционально энергии, потребляемой нагрузкой, причем указанные соотношения остаются справедливыми при изменяющейся частоте напряжения, питающего нагрузку.

Действительно, преобразователь 6 напряжения в отношение временных интервалов имеет функцию преобразования

ti-tr EV (О

ii - 2

где /1+/Г - длительность периода выходных прямоугольных колебаний преобразователя 6;

/1 и /2 - соответственно Дv итeльнocти положительного и отрицательного импульсов;

VOG - величина образцового напряжения преобразователя.

Переключатель 8 управляется выходным сигналом преобразователя 6, поэтому на вход интегрирующего преобразователя 3 за каждый интервал ti+tz в течение времени ti поступает напряжение+ /(/) (оно пропорционально току через нагрузку), а в течение времени tz - напряжение -Ei(t), т. е. среднее за интервал напряжение на выходе переключателя определяется выражением

f/Bb«.8W 5lW-5 %

tl + TZ

Полагаем, что напряжение Ej(t) не успевает существенно измениться за время , так как период Тх напряжения Ei(t) значительно превосходит период выходного сигнала преобразователя 6. Следовательно,

EI (t)-E(t)

вь.х.8(0 :

06

Это напряжение поступает на вход интегрирующего преобразователя 3 напряжения в ШПМ-сигнал. Последний по принципу действия аналогичен преобразователю 6 с той лищь разницей, что период генерируемых им импульсов задается извне путем подачи на его тактирующий вход импульсов с выхода формирователя 2, период которых Тх равен периоду напряжений Ei(t) и E-o(t), т. е. в данном случае ,-, а функция преобразования преобразователя 3 имеет вид:

. T,-T, u,u,.(t)dt.

03 J

о

Здесь УОЗ - величина образцового напряжения преобразователя 3.

Учитывая, что Ei(t -i{i-l(t}; « /CuL() t(), и(t) - соответственно ток через нагрузку и напряжение на ней; Ki, Kv - коэффициенты передачи предварительных преобразователей. При синусоидальных U(t) и i(t) получим

т,-т, ,

где Р - активная мощность, потребляемая нагрузкой.

В каждый период Тх ключ 4 открывается на время TI-Га, следовательно, средняя частота импульсов на его выходе равна

Ti-Tt

.

Т,где /о - частота импульсов с выхода генератора 5 образцовой частоты, а

f f.-K-P,

т. е. средняя частота импульсов с выхода ключа пропорциональна активной мощности,

а следовательно, количество импульсов за любой интервал времени выражает энергию, потребляемую нагрузкой, ее цифровое значение может быть получено с помощью счетчика, стоящего на выходе предлагаемого преобразователя.

Преобразователь одинаково успещно работает и в режиме измерения энергии постоянного тока без каких-либо переключений в его схеме.

гт

Предмет изобретения

Преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов, содержащий формирователь периода, преобразователь напряжения в отнощение временных интервалов, ключ, управляющий вход которого подключен к генератору опорной частоты, переключатель, отличающийся тем, что. с целью обеспечения работы устройства в режиме изменяющейся частоты напряжения, питающего нагрузку, в него введены интегрирующий преобразователь напряжения в щиротноимпульсный сигнал и инвертор, вход которого подключен к одной входной клемме всего устройства и к одной клемме переключателя, другая клемма которого соединена с выходом инвертора, а общая клемма подключена к одному входу интегрирующего преобразователя напряжения в щиротно-импульсный сигнал,

другой вход последнего через формирователь периода соединен с другой входной клеммой всего устройства и через преобразователь напряжения в отнощение временных интервалов подключен к управляющему входу переключателя.

Ji)

f