Преобразователь активной мощности в цифровой код Советский патент 1975 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для повышения точности и чувствительности преобразователей активной мощности в цифровой код.

Известен преобразователь, содержащий суммирующую и вычитающую схемы, входы которых подключены к соответствующим источникам преобразуемых сигналов, а выходы соединены с двумя входами аналогового переключателя, формирователь периода, вход которого подключен к выходу источника преобразуемого напряжения, реверсивный счетчик, входы которого подключены к выходам импульсного переключателя, а управляющие входы аналогового и импульсного переключателей соединены с выходом формирователя периодов.

Известное устройство имеет низкую точность и чувствительность, которая определяется преобразователем аналогового сигнала в частотный параметр.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности преобразователя.

Для этого в него введен квадратичный преобразователь напряжения в число импульсов, состоящий из блока сравнения, один вход которого подключен через сумматор на резисторах соответственно к источнику напряжения смещения и выходу аналогового переключателя, а другой вход соединен с выходом функционального генератора напряжения полупараболической формы, подключенного через формирователь шага квантования к выходу

формирователя периода, триггера, один вход которого подключен к выходу блока сравнения, другой - к выходу формирователя шага квантования, а выход - через блок заполнения интервала времени соединен с выходом

импульсного переключателя.

Блок-схема преобразователя изображена на чертеже.

Преобразователь состоит из суммирующей схемы 1, вычитающей схемы 2, блока 3 сравнения, функционального генератора 4 напряжения полупараболической формы, тригера 5, источника 6 напряжен-ия смещения, блока 7 заполнения интервала времени, реверсивного счетчика 8, формирователя 9 периода, формирователя 10 шага квантования, аналогового переключателя 11, им пульсного переключателя 12, сумматора 13 на резисторах.

Преобразователь работает в двух тактах, продолжительность каждого из которых должна быть одинаковой и равной в обоих случаях времени одного периода напряжения измеряемой цепи, что обеспечивается формирователем 9 периода. В первом такте формирователь 9 периода

устанавливает переключатели 11 и 12 в положение а, при которых реверсивный счетчик 8 устанавливается в режим «сложения, а на первом входе блока 3 сравнения действует однополярное напряжение U,(() U, + U,(f), где t/o - постоянное напряжение смещения на нервом входе блока сравнения, u,(,u,(t) + uM - мгновенное значение выходного напряжения суммирующей схемы 1. На другой вход блока 3 сравнения подается напряжение полунараболической формы иn(t) от функционального генератора 4 (где /Сп - коэффициент полупараболического напряжения), запускаемого с помощью формирователя 10 шага квантования в моменты времени ik (где Т - период папряжения измеряемой цепи, М - число измерений мгновенных значений напряжения на первом входе блока сравнения за один период напряжения измеряемой цепи, - Л4 - индекс, показывающий моменты измерения мгновенных значений). В течение шага квантования А - на выходе триггера 5 получается сигнал длительности r/i, равной интервалу времени между моментами запуска функционального генератора 4 и срабатывания блока 3 сравнения, который заполняется импульсами стабильной частоты ton с помощью блока 7 и записывается в счетчик 8. Поскольку реверсивный счетчик 8 работает в режиме сложения, количество суммированных за один период Т импульсовN, , + U,(t, В следующем такте формирователь 9 периода устанавливает переключатели 11 и 12 в положения б и тем самым реверсивный счетчик 8, устанавливается в режим «вычитание, а на первом входе блока 3 сравнения действует однонолярное напряжение V,(f)----U,+U.,(i}, u.,(t) (t)-UM - мгновенное значение выходного нанряжения вычитающей схемы 2. Количество импульсов, эквивалентное суммарной длительности интервалов времени Г за один период, определяется как A - y;if/o + C/p(4). К концу второго периода на реверсивном с.иетчике 8 фиксируется количество импульсов, пропорциональное активной мощности измеряемого сигнала. Цифровой эквивалент активной мощности не зависит от частоты измеряемого сигнала, что исключает необходимость последовательного пересчета результатов измерения относительно нее. Число измерений мгновенных значений М за один период, т. е. коэффициент умножения частоты напряжения измеряемой цепи выбирается из условия обеспечения минимальной методической погрешности преобразования активной мощности и для обеспечения нулевой методической погрешности преобразования необходимо обеспечить М 2п (где п - номер наивысшей четной гармоники спектра кривой мгновенного значения мощности, выражаемый в степени с основанием, равным 2). В частном случае, когда напряжение и ток измеряемой цепи имеют синусоидальную форму кривой, . Для формирования напряжения полупараболической формы можно использовать метод воспроизведения функции / с помощью кривых разряда / С-цепей и метод извлечения квадратного корня от линейно-возрастающего напряжения. С точки зрения точности воспроизведения функции У/ и простоты реализации наиболее перспективен первый метод. Предмет изобретения Преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий суммирующую и вычитающую схемы, входы которых подключены к соответствующим источникам преобразуемых сигналов, а выходы соединены с двумя входами аналогового переключателя, формирователь периода, вход которого подключен к выходу источника преобразуемого напряжения, реверсивный счетчик, входы которого подключены к выходам импульсного переключателя, а управляющие входы аналогового и импульсного переключателей соединены с выходом формирователя периодов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности преобразователя, в него введен квадратичный преобразователь напряжения в число импульсов, состоящий из блока сравнения, один вход которого подключен через сумматор на резисторах соответственно к источнику напряжения смещения и выходу аналогового переключателя, а другой вход соединен с выходом функционального генератора напряжения нолупараболической формы, подключенного через формирователь шага квантования к выходу формирователя периода, триггера, один вход которого подключен к выходу блока сравнения, другой - к выходу формирователя шага квантования, а выход - через блок заполнения интервала времени соединен с входом импульсного переключателя