Цифровой ваттметр Советский патент 1977 года по МПК G01R21/06 

1

Изобретение относится к области дискретных методов измерения электрических величин и вычислительной техники.

Известно устройство измерения мощности, основанное на функциональном преобразоваНИИ входных сигналов и дальнейшем их преобразовании в цифровой код.

Известное устройство не удовлетворяет современным требованиям по точности, быстродействию, автоматизации процесса измерения и возможности сочетания его работы с вычислительными устройствами систем управления и автоматики.

Известен цифровой ваттметр переменного тока, наиболее близкий по технической сущности к настоящему изобретению, содержащий, последовательно соединенные формирователь управляющих импульсов и множитель частот, выход которого подключен к задатчикам ортогональных функций, каждый из которых через блоки умножения, соединенные другими своими входами с выходом преобразователя аналог-код, подключен к счетчикам и непосредственно к одним из входов других триггеров, другие входы которых подсоединены к выходам двух блоков сравнения соответственно, три блока совпадений, одни входы которых соединены с выходами триггеров, а другие - с выходом одного из указанных блоков совпадений, четыре блока вентилей, входы которых

подключены к выходам триггеров, генератора опорной частоты и блоков совпадений, выходы двух блоков вентилей соединены через один из реверсивных счетчиков с дешифратором, выходы двух других - через второй реверсивный счетчик с указанным дешифратором, блок возведения в степень, вход которого подключен ко входам задатчиков ортогональных функций, а выход - к одному из входов преобразователя аналог-код, второй вход которого соединен с выходом дешифратора, входы шунта и формирователя управляющих импульсов являются входами устройства, вторые входы одного из блоков сравнения и блока возведения в степень соединены с источником опорного напряжения, а другого блока сравнения - с источником опорного тока 2.

Недостатком этого ваттметра является сравнительно низкая точность, зависимость результата измерения от частоты исследуемого сигнала, сравнительная сложность схемной реализации, низкая помехоустойчивость.

С целью повышения точности помехоустойчивости в предлагаемый цифровой ваттметр введены два сосдшгспных между собой формирователя временных интервалов, один из которых включен между выходом шунта и входом одного из блоков сравнения, а другой между входом формирователя управляющих импульсов и входом другого блока сравнения. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого цифрового ваттметра. Цифровой ваттметр содержит шунт 1, формирователь 2 управляющих импульсов, множитель 3 частоты, формирователи 4 и 5 временных интервалов, блоки 6 и 7 сравнения, триггеры 8 и 9 управления, блоки 10-11 совпадения, генератор 13 опорной частоты, управляемые вентили 14-17, реверсивные счетчики 18 и 19, дешифратор 20 нулевого состояния реверсивных счетчиков, устройство 21 возведения значений тока и напряжения в степень, показатель которой является функцией временных интервалов, преобразователь 22 аналог-код; задатчик 23 ортогональных функций, блок 24 умножения, счетчнк 25 активной мощности, задатчик 26 ортогональных функций, блок 27 умножения и счетчик 28 реактивной мощности. В исходном состоянии ток подается через шунт I на вход формирователя 4, на выходе которого ток следит за изменением входного снгнала. Напряжение Ux(t} подается на входы формирователей 2 и 5, последний управляет работой множителя 3 частоты. Напряжение на выходе формирователя 5 следит за изменением входного напряжения. При запуске формирователя 5 тактовым импульсом с умножителя 3 частоты формирователи 4 II 5 отключаются от исследуемых сигналов и нодключаются к потенциалу земли. Этим же импульсом устанавливаются в «О триггеры 8 и 9, которые открывают вентили 14 и 15, импульсы от генератора 13 поступают на суммирование в счетчики 18 и 19. С этого момента ток и напряжение на выходе формирователей 4 и 5 начинают уменьшаться по экспоненциальному закону. Но достижении уровня срабатывания блоков 6 и 7 на их выходах появляются импульсы. Тактовым импульсом с умножителя 3 частоты запускается устройство 21 с показателем, пропорциональным временному интервалу, начало которого определяется формирователями 4 и 5, а окончание - срабатыванием блоков 6 и 7., Наиряжение t/пых с выхода устройства 21 поступает на вход преобразователя 22. Число импульсов на выходе преобразователя 22 пропорционально произведению мгновенных значений тока и наиряжения исследуемых сигналов. С приходом импульсов на триггеры 8 и 9 блоков 6 и 7, эти триггеры устанавливаются в единичное состояние при помощи вентилей 14 и 15, генератор 13 отключается от счетчиков 18 и 19. Носле установки триггеров 8 и 9 в единичное состояние высокий уровень с блока 12 вызывает срабатывание блоков 10 и 11, которые переключат счетчики 18 и 19 на вычитание и открывают вентили 16 и 17. Нмпульсы из содержимого счетчика 18 вычитаются, а затем после установки его в нуль вычитываются импульсы из содержимого счетчика 19. Носле уетановки счетчиков 18 и 19 в нуль срабатывает дешифратор 20 и запускает на преобразование значение напряжения на выходе устройства 21 в код устройством 22. Нроизведения мгновенных значений тока и напряжения подаются на блоки 24 и 27, на вторые входы которых с задатчиков 23 и 26 поступают коды sin 2 Л и cos2x соответственно. С блоков 24 и 27 коды мгновенных значений мощности поступают на счетчики 25 и 28, где суммируются за период. Но окончании процесса измерения показания счетчиков 25 и 28 пропорциональны соответственно измеряемым активной и реактивной мощности. Цифровой ваттметр позволяет измерять активную и реактивную мощности при наличии высокочастотной помехи в кривых тока и напряжения, отличается простотой схемной реализации и не требует особой настройки. Формула изобретения Цифровой ваттметр, содержащий щунт, последовательно соединенные формирователь управляющих импульсов и множитель частоты, выход которого подключен к задатчикам ортогональных функций, каждый из которых через блоки умножения, соединенные другими своими входами с выходом преобразователя аналог-код, подключен к счетчикам и непосредственно к одним из входов двух триггеров, другие входы которых подсоединены к выходам двух блоков сравнения соответственно, три блока совпадений, одни входы которых соединены с выходами триггеров, а другие - с выходов одного из указанных блоков совпадений, четыре блока вентилей, входы которых подключены к выходам триггеров, генератора опорной частоты и блоков совпадений, выходы двух блоков вентилей из четырех соединены через одип из реверсивных счетчиков с дешифратором, а выходы двух других - через второй реверсивный счетчик с указанным дешифратором, блок возведения в степень, вход которого подключен ко входам задатчиков ортогональных функций, а выход - к одному из входов преобразователя аналог-код, второй вход которого соединен с выходом дешифратора, входы шунта и формирователя управляющих импульсов являются входами устройства, вторые входы одного из блоков сравнения и блока возведения в степень соединены с источником опорного напряжения, а другс.го блока сравнения - с источником опорного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, в него введены два соединенных между собой формирователя временных интервалов, один из которых включен между выходом шунта и входом одного из блоков сравнения, а другой - между входом формирователя управляющих импульсов и входом другого блока сравнения. Нсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №398878, кл. G 01R 21/06, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР №290226, кл. G 01R 21/06, 1969.