Одноканальный суммо-разностный цифровой ваттметр Советский патент 1979 года по МПК G01R21/00 

(54) ОДНОКАНАЛЬНЫЙ СУММО-РАЗНОСТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР

1

изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения мощности переменного тока.

Известен одноканальный суммо-разностный цифровой ваттметр, содержащий добавочный резистор, шунт, формирователь суммы и разности напряжений, коммутатор, усилитель, квадратичный детектор, преобразователь напряжения в частоту, двухполюсный переключатель, реверсивный счетчик, устройство цифровой индикации и блок управления 1.

Недостаток этого ваттметра заключается в нелинейной зависимости между значением мощности и цифровым кодом.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является одноканальный суммо-разностный цифровой ваттметр, содержащий входной преобразователь тока с симметричным относительно земли выходом, подключенный через первый автоматический переключатель к входу сумматора, выход которого соединен с входом квадратичного преобразователя с частотным выходом, генератор импульсов постоянной амплитуды и длительности, блок управления и входной преобразователь напряжения 2.

Однако этот ваттметр обладает недостаточной точностью измерения мощности.

Цель изобретения - повыщение точности измерения мощности.

Для этого предлагаемый одноканальный суммо-разностный цифровой ваттметр снабжен временным селектором, вторым автоматическим переключателем, синхронизированным с первым переключателем, двумя счетчиками импульсов, блоком формирования кодов, схемой сравнения кодов, цифровым счетным устройством, формирователем импульсов по моменту перехода через нуль переменного напряжения, ключом запуска, соединенным с входом сумматора и выходом входного преобразователя напряжения, выход квадратичного преобразователя через временной селектор и второй автоматический переключатель подсоединен к входам обоих счетчиков импульсов, причем первый автоматический переключатель, временной селектор, второй автоматический переключатель, блок формирования кодов по управляющим входам соединены с блоком управления, выходы обоих счетчиков импульсов подключены к входам схемы сравнения кодов, выход которой подсоединен к входу блока управления, выходы блока формирования кодов подключены к входам цифрового отсчетного устройства и генератора импульсов постоянной длительности и амплитуды, выход которого подключен к входу сумматора, выход входного преобразователя напряжения через ключ запуска и формирователь импульсов по моментам перехода через нуль переменного напряжения подсоединен к другому входу блока управления. На чертеже приведена структурная электрическая схема одноканального суммо-разностного цифрового ваттметра. Одноканальный суммо-разностный цифровой ваттметр содержит входной преобразователь тока 1 с симметричным относительно земли выходом, подключенный через первый автоматический переключатель 2 к входу сумматора 3, выход которого соединен с входом квадратичного преобразователя 4 с частотным выходом, генератор 5 импульсов постоянной амплитуды и длительности, блок 6 управления и входной преобразователь 7 (трансформатор) напряжения. В ваттметр введены временной селектор 8, второй автоматический переключатель 9, синхронизированный с первым переключателем 2, два счетчика 10 и 11 импульсов, блок 12 формирования кодов, схема сравнения кодов 13, цифровое отсчетное устройство 14, формирователь 15 импульсов по моментам перехода через нуль переменного напряжения, ключ 16 запуска, соединенный с входом сумматора 3 и выходом входного преобразователя 7 напряжения. Выход квадратичного преобразователя 4 через временной селектор 8 и второй автоматический переключатель 9 подсоединен к входам счетчиков 10 и 11 импульсов. Первый автоматический переключатель 2, временной селектор 8, второй автоматический переключатель 9, блок 12 формирования кодов соединены с блоком 6 управления. Выходы счетчиков 10 и 11 импульсов подключены к входам схемы сравнения кодов 13, выход которой подсоединен к входу блока 6 управления. Выходы блока 12 формирования кодов подключены к входам цифрового отсчетного устройства 14 и генератора 5 импульсов постоянной длительности и амплитуды, выход которого подключен к входу сумматора 3. Выход входного преобразователя 7 напряжения (трансформатора) через ключ 16 запуска и формирователь 15 импульсов по моментам перехода через нуль переменного напряжения подсоединен к другому входу блока 6 управления. Одноканальный суммо-разностный цифровой ваттметр работает следующим образом. При помощи входного преобразователя 1 ток нагрузки преобразуется в два равных и противофазных напряжения, которые в зависимости от положения переключателя 2 поступают на первый вход сумматора 3, на второй вход которого поступает напряжение с выхода входного преобразователя 7 напряжения. При поступлении на вход сумматора 3 напряжения, синфазного с током нагрузки (переключатель 2 в левом положении) , на его выходе формируется суммарное напряжение, которое подается на управляющий вход квадратичного преобразователя 4. При помощи временного селектора 8 формируется пачка импульсов, которые через второй автоматический переключатель 9 поступают на один из счетчиков 10 или 11 импульсов. Переключатели 2 и 9 управляются синхронно импульсами от блока 6 управления, который возбуждается тактовыми импульсами формирователя 15. При левом положении переключателей 2 и 9 в счетчике 10 накапливается число импульсов, пропорциональное суммарному напряжению. С приходом очередного тактового импульса на блок 6 управления происходит переключение автоматических переключателей 2 и 9 в правое положение, Так как второе выходное напряжение входного преобразователя 1 тока находится В противофазе к току нагрузки, то на выходе сумматора 3 формируется разностное напряжение. Одновременно с переключением фазы напряжения по команде блока 6 управления начинает работать блок 12 формирования кодов, вырабатывая код, изменяющийся ступенчато от нуля до некоторого значения. Под действием кода генератор 5 создает импульсы постоянной амплитуды и длительности. В результате этого на третий вход сумматора 3 начинает поступать дополнительное импульсное напряжение, которое суммируется с разностным напряжением и подается на управляющий вход квадратичного преобразователя 4. В схеме сравнения кодов 13 происходит сравнение кодов счетчиков 10 и 11 при каждом значении кода частоты генератора 5. Если код счетчика 11 меньше кода счетчика 10, то по команде блока 6 управления код частоты генератора 5 увеличивается на следующую ступень. Этот код изменяется по заданному закону до совпадения кодов, записанных в счетчиках 10 и 11. Когда код счетчика 11, полученный при очередном сравнении, окажется равным коду счетчика 10, то на выходе схемы сравнения кодов 13 появится сигнал, фиксирующий окончание процесса измерения. Значение кода частоты генератора 5, соответствующее окончанию процесса измерения, индицируется на цифровом отсчетном устройстве 14, которое может быть отградуировано в единицах электрической мощности.