Цифровой ваттметр Советский патент 1978 года по МПК G01R21/06 

(54) ЦИФГОВОЙ ВАТТМЕТР жений. Их выходы соединены с входами преобразователей 3 и 4, блока 5 и умножителя 6 частоты. Блок 5 управления синхронизирует работу прибора и управляет режимами работы счетчиков 12, 13 в зависимости от знака мгновенной мощкости. Умножитель 6 частоты имеет коэффициент ум ножения, равный числу точек дискретизации т, и формирует импульсы с частотой следования mfx, где fx - частота входного сигнала. Выход умножителя 6 частоты подключен к одному из входов распределителя 7, другой вход которого соединен с блоком управления 5. Выходы распределителя 7 подключены к входам запуска преобразователей 3,4 и раздельным входам триггера 11, вентилями 9,10, включенными между выходом устройства 8 и счетчиками 12, 13. Входы устройства 8 подключены к выходам преобразователей 3, 4, а счетчики 12,13 соединены с блоком 5. Распределитель 7 предназначен для задания точек дискретизации (моментов измерения) tg мгновенных значений тока L ( и напряжения и (.t.) в течение одного периода или через оди два и т.д. (а) периодов. Он же служит для форми рования фазового сдвига 6 {2с 1) между моментами измерения тока и 1ипряжения. Принцип действия прибора заключается в следующем: ток i (t) и напряжения и (t), подаваемые на заxoiMbi прибора через устройства один, два, поступают на преобразователи 3,4 и блок 5 управления. Кроме того, один из входных сигналов, например напряжение U (t), через устройство 1 подается на 5 множитель 6 частоты, с выхода которого импульсы поступают на один из входов распределителя 1. По сигналу пуска, поступающему с блока 5 на другой вход распределителя 7, последним формируются импульсы запуска преобразователей 3 и причем на запуск преобразователя 4 импульсы запуска поступают при jbc О, Jb2, Ф C2cj,t-i)Преобразователями 3 и 4 мгновенные значения тока L(cOt) и напряже шя U ttofc) преобразую ся в числовые эквиваленты: Tl Kii;u)tj) TlJ -KuU(uJtt)tl) .yUCu ti- -C2c},Of ) где L(u)tp) и и С UJt j) - мгновенные значения тока и напряжения.в моменты времени,( UCu)t «(2c3,-f I)- ) мгновенные значения напряжения, соответствующие фазовому сдвигУс 2-()| 1. .К,.. - коэффициенты преобразования, преобразователей 3 и 4 соответственно; { числовые эквиваленты мгнов ных значений тока и напряжения. С выхода преобразователей 3 и 4 числовые эквиваленты поступают на входы множительного уст юйства 8. При этом Tl. раз умножается 71 на п , а другой раз - на и . На выходе множительного устройства получают пакеты импульсов пе r(t Эти пакеты поступают через вентили 9,10 на четчики 12,13 соответственно в зависимости от сотояния триггера 11 которое задается выходными мпульсами цифрового распределителя 7 следующим образом. При формировании пакета п. триггер устанавливается в состояние, соответствующее открытому вентилю 9 и закрытому вентилю 10, а при формировании пакета ng - в противоположное состояние, что приводит к противоположному состоянию вентилей 9 и 10. Пакеты имйульсов Tig ti интегрируются счетчиками 12,13 по всем точкам квантования m с учетом знаков мгновенных значений мощности в этих точках. Результирующие показания счетчиков 12 и 13 будут равны ттп . N,.Iflj 1 nljTij М 1 t«i I м Х Ч г% Е Z 1 e-i z i {г I: с учетом выражений (1) получают где К. К{ Ку -коэффициент преобразования мощности является величиной, обратной дискретности преобразования ЗГ Рассмотрим более подробно принцип действия цифрового распределителя 7 для случая, когда точки дискретизации повторяются через период. В исходном состоянии вентиль 14 закрьп потенциалом триггера 15. В счетчике 16 записывается число (), где г - число разрядов счетчика, выбираемое на условия 2$т-1. Блок И 17 подключен к счетчику 16 так, что сигнал на выходе формируется при объеме -счетчика (-l) или Это соответствует фазовому сдвигу точек дискретизации тока и напряжения IT .2, Возьмем первый случай. При поступлении импульса пуска с блока 5 на распределитель 7 срабатывает триггер 15, открывая вентиль 14. Первый же импульс с выхода умножителя 6 проходит через счетчик 16 на запуск преобразователей 3,4 ). Этим же импульсом триггер 11 устанавливается в состояние, соответствующее открытому вентилю 9 и закрытому вен тилю 10, а в счетчик 16 записывается число 2 - (tn -1) Преобразователи 3,4 преобразуют мгновенные значения тока и напряжения в точке t ( i ) в числовые эквиваленты ri и поступающие в устройство S, с выхода которого число импульсов, равное произведению я п записывается в счетчик 12 через открытый вентиль 9. Через - импульсов, поступивщих на вход счетчика 16, на выходе блока И 17 формируется импульс. Этот импульс устанавливает триггер 11 в состояние, при котором вентиль 10 открыт, а вентиль 9 закрыт; поступает в блок управления 5 и запускает преобразователь 4. Число импульсов выхода преобразователя 4, пропорциональное мгновенному значению напряжения поступает на множительное устройство 8, где оно. перемножается с числом п Число импульсов 1 J U с выхода устройства 8 через открытий вентиль 10 записьтается в реверсивный счетчик 13. Через (m+l) входнь1Х импульсов счегр1ка 16 на его выходе формируется второй импульс запуска преобразователей 3,4, соответствующий точке ±2 2.4 0. В дальнейшем работа схемы повторяется.

После формирования всех m точек дискретизации из блока управления 5 выдается импульс, возвращающий триггер 15 в исходное состояние, вентиль 14 при этом закрывается и процесс измерений прекращается. Показания реверсивных счетчиков 12, 13 будут пропорциональны активной и реактивной мощностям.

В случае необходимости для дальнейшего расширения частотного диапазона точки дискретизации можно задавать через два, три, и т.д. периодов.

Формула изобретения Цифровой ваттметр, содержащий вхопные устройства, подключенные к преобразователям аналогкод, выходы которых соедииеиы с множительным устройством, а также реверсивные счетчики и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, он снабжен двумя импульсно-потенциальиыми вентилями, триггером, выходы которого подключены к управляющим входам вентилей, а также последовательно соед1шенными умдажителем частоты и цифровым распределителем точек дискретизации, подключенным к входам запуска преобразователей аналог-код, к блоку управления и к ра дельным входам триггера, причем вход умножителя частоты соединен с выходом одного из входных устройств, а импульсйо-потеициальные вентили включены между вьгходом множительного устройства и входами реверсивных счетчиков.

ИсЛочники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Малыгина Н. В. Метод простроения цифровых ваттметров постоянного и переме1шого тока. Цифровая злектроизмерительная техника ОНТИПРИБОР, ч. И, 1966.