ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01R21/06 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники.

Известны цифровые ваттметры, содержащие источник вспомогательного напряжения, один из входов которого через коммутатор подключен ко входу широкополосного усилителя с автоматической регулировкой усиления по эффективному значению и запоминанием коэффициента передачи, блок управления, дешифратор и индикатор.

Предлагаемый ваттметр отличается от известных тем, что он снабжен блоками для получения суммо-разностного напряжения, интегратором с формирователем импульсов стабильной вольтсекундной площади, пороговым устройством, схемами пересчета, сумматором, ключами, генератором импульсов и реверсивным счетчиком, причем один из входов сумматора подключен к выходу широкополосного усилителя, а другой-к выходу источника вспомогательного напряжения, выход интегратора через последовательно соединенные пороговое устройство и переключатель соединен со входами схем пересчета, подключенных к блоку управления и управляющему входу ключа, сигнальный вход которого соединен с генератором импульсов, а выход - со входом делителя частоты и сигнальными входами двух ключей, выходы которых соединены со входом реверсивного счетчика.

2

Данные особенности ваттметра позволяют измерить как активную, так и полную мощность, и упростить прибор.

На чертеже изображена блок-схема описываемого прибора, содержащего блоки /, 2, получения напряжения, пропорционального сумме и разности значений напрялчения и тока нагрузки, выходы которых через последовательно соединенные переключатель , коммутаторы 4, 5 соединены с входом широкополосного усилителя 6 с автоматической регулировкой усиления по эффективному значению и запоминанием коэффициента передачи.

Источник 7 вспомогательного напряжения подключен к интегратору 5 и к KOMNtyTaropy 5. Другой вход интегратора 8 соединен с выходом широкополосного усилителя с автоматической регулировкой усиления но эффективному значению и запоминанием коэффициента передачи. Выход интегратора 8 через последовательно включенные пороговое устройство 9 и переключатель 10 подключен к входам схем «счета на два // и «счета на три

12. Выходы этих схем подключены к блоку управления 13, хронизируюшего работу всего прибора, и управляющему входу ключа 14, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора импульсов 15, а выход подключен

ко входу делителя частоты 16 и к сигнальнъ1м входам ключей 17 и 18, управляющие входы которых соединены с блоком управления 13, а сигнальные выходы - с входом реверсивного счетчика 19. Выход делителя частоты 16 и знаковый выход реверсивного счетчика 19 соединены с блоком управления 13, а кодовый выход реверсивного счетчика 19 через дешифратор 20 подключен к индикатору 21.

Устройство в режиме измерения активной мощности работает следующим образом.

Измерение активной мощности осуществляется за два такта. Сначала на вход широкополосного усилителя 6 через коммутаторы 5, 4 и переключатель 3 из блока / подается папряжение, пропорциональное сумме значений тока и напряжения нагрузки. В результате коэффициент передачи широкополосного усилителя Кп устанавливается н запоминается обратно пропорциональным эффективному значению напряжения на его входе:

/Сп

у {K.UAt) + K iAt}T-dt

V

где Кол - постоянное но эффективному значению опорное напряжение, /Ci K.i - постоянные коэффициенты.

Перед началом считывания коэффициента передачи широкополосного усилителя 6 но команде блока унравления 13 очищается цифровой делитель частоты 16 и в реверсивный счетчик/5 заносится число, равное емкости делителя частоты 16. После этого ло команде блока унравления 13 через широкополосный усилитель 5 на один из входов интегратора S подается нанряжение t/Bcni от источника всномогательного напряжения. Напряжение на выходе интегратора 8 изменяется и достигает уровня срабатывания порогового устройства 9, которое нри этом выдает управляющий сигнал через нереключатель 10 и схему «счета на три 12 на ключ 14 и блок управления 13. При этом ключ 14 открывается и нропускает импульсы генератора 15 на цифровой делитель частоты 16 и через ключ 17, открытый сигналом с блока управления 13, на вход реверсивного счетчика 19. Ключ 18 нри этом закрыт. Одновременно по команде блока управления 13 прекращается подача напряжения всп, , а напряжение t/acn. подается на второй вход интегратора.

Причем напряжение Икп имеет полярность, противоположную по отнощению к напряжепию ft/Bcn/Cn). Напряжение Ьвсп. подается в течение времени, пока не появится импульс переполнения на выходе цифрового делителя частоты. После этого блок управления 13 выдает команду, по которой источник 7 вспомогательного напряжения отключает напряжение Увспз и снова начинает выдавать напряжение Напряжение на выходе интегратора 8 снова начинает нриближаться к уровню срабатывания порогового устройства

.9. После второго импульса с порогового устройства 9 блок управления 13 вновь подает команду на включение нанряжения L-acn . Одновременно направление счета в реверсивном счетчике 19 меняется на обратное. При этом, когда в реверсивном счетчике установится ноль, отключается напряжение t/scn. и включается (Увсп . С третьим имнульсом порогового устройства заканчивается первый такт измерения. Таким образом, здесь иснользуется метод двойного интегрирования, но повторяется он два раза нодряд. Причем, в первый раз задается постоянная эталонная вольтсекундная нлощадь, а во второй раз она прямо пропорциональна нредыдущему результату.

Промежуточный результат можно выразить в виде числа импульсов щ , полученных в реверсивном счетчике 19:

т

«1

K.U,(t) + K,iMdt,

2

U:

V,

6

ВСП1 он

где Пдел - емкость цифрового делителя частоты, выраженная в количестве импульсов

5 (Ядел Т-/).

Далее следует второй такт измерения, который отличается от первого тем, что:

на вход широкополосного усилителя 6 нодается.напряжение, пропорциональное разности значений напряжения и тока нагрузки;

перед считыванием коэффициента передачи усилителя 6 очищается только цифровой делитель частоты;

по команде с блока управления 13 откры Бается ключ 18 и закрывается ключ 17, нри этом на реверсивный счетчик 19 поступают только те импульсы с генератора 15, которые приходят в момент подачи всномогательного напряжения t/всп, ;

моменты окончания подачи напряжения вспг определяются только импульсами переполнения цифрового делителя частоты 16.

В остальном второй такт измерения не отличается от первого.

Окончательный результат можно выразить в виде числа импульсов «2, полученных в реверсивном счетчике 19

т

4 1 2 вспЛдел 1

U,({)i,(t)dt K,P,.

л

т,-

UBC.UI on

где Къ - постоянный коэффициент.

Таким образом, окончательный результат, нолученный в реверсивном счетчике 19, прО порционален активной мощности.

Рассмотрим теперь работу ваттметра в режиме измерения полной мощности. Она аналогична работе ваттметра во время нервого такта измерения активной мощности. Разница лишь в том, что этот такт разбит на два нодтакта: нервый, в течение времени между первым и вторым, и второй - {ежду вторым и третьим импульсами порогового устройства 9. Разделение на два подтакта достигается

тем, что импульсы с порогового устройства 9 через переключатель 10 поступают иа вход схемы «счет на два 11, а не на вход схемы «счет на три 12, как это было в первом случае. В течение первого подтакта коэффипиент передачи широкополосного усилителя 6 устанавливается и запоминается обратно пропорциональным эффективному значению напряжения, а во время второго - эффективному значению тока нагрузки. Причем, во время второго подтакта эталонная вольтсекундная площадь пропорциональна эффективному значению напряжения нагрузки. В результате осуществляется перемножение эффективного значения напряжения на эффективное значение тока нагрузки /ж.

Окончательный результат измерения полной мощности можно выразить в виде числа импульсов Пз, полученных в реверсивном счетчике 19

Bcnz.ie.

f/.-/..

По

f/L.- uln

предмет изоб ретения Цифровой ваттметр, содержащий источник вспомогательного напряжения, один из входов которого через коммутатор (подключен ко входу щирокополосного усилителя с автоматической регулировкой усиления но эффективному значению и запоминанием коэффициента передачи, блок управления, дешифратор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения прибора, он снабжен блоками для получения суммо-разностного напряжения, интегратором с формирователем импульсов стабильной вольтсекундной нлощади, пороговым устройством, схемами пересчета, сумматором, ключами, генератором импульсов и реверсивным счетчиком, причем один из входов сумматора подключен к выходу щирокополосного усилителя, а другой - к выходу источника вспомогательного напряжения, выход интегратора через последовательно соединенные пороговое устройство и переключатель соедипен со входами схем пересчета, подключенных к блоку управления и управляющему входу ключа, сигнальный вход которого соединен с генератором импульсов, а выход - со входом делителя частоты и сигнальными

входами двух ключе , выходы которых соединены со входом реверсивного счетчика.

.i-i(i) о