Интегрирующий преобразователь сигналов датчиков переменного тока в код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

37 предварительным интегрированием входного сигаала (например, схемой двухтактного интег рирования), введены блок деления частотьг на четное число и блок формирования усиления, причем вход датчика переменного тока через последовательно соединенные блок формирования усиления и блок деления частоты на четное число соединен с шиной питаюшей сети. На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 изображен входной выпрямитель с эпюрами входных и выходных сигналов, варианты; на фиг. 4 - временные диатраммьг . напряжения сигналов на вхоДе входного демодулирующего выпрямителя. Иитегрируюший преобразователь сигналов дат чиков переменного тока в код содержит датчик Iпеременного тока, входной выпрямитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3 с предвари тельным интегрированием входного сигнала, бло 4 деления частоты на четное число, блок 5 фор мирования усиления, шины 6 помехосоздаюшей питающей сети. Выпрямитель 2 содержит аналоговой ключ 7 (фиг. 2), операционный усилитель 8 (фиг. 2 и образующий совместно с диодом 9 детектор. Входной каскад формирует на выход информащюнный сигнал 10 и синхронизирующий сигнал IIиз напряжения на входе. На фиг. 4 кривая 12 - напряжение сигнала датчика при питании с частотой, сформированной делением на два (т.е. на одно из четных чисел) частоты сети; кривая 13 - напряжение сстеисй помехи, кривая 14 - суммарное напря женке на выходе из линии связи к. входному -каскаду..- Работа схемы заключается в следующем. По С1шхронизирующему сигналу 11с выхода входного выпрямителя 2 устройство управления в аналого-цифровом преобразователе 3 раз личает такты интегрирования и такты преобра зования сформированного интеграла в код. В такте интегрирования строго синхронно синхронизируюшему сигналу на вход интегратора в преобразователе 3 поступает полуволна выпрямленного напряжения датчика. В такте преобразования сформированное в интеграторе постоянное напряжение преобразуется в код одшм из известных методов, причем опорное напряжение аналого-цифрового преобразователя формируется пропорционашным периоду питания датчика (периоду поступления синхроимпульсов). К началу следующего цикла преобразования интегратор разряжается. Рассмотрим процесс подавления сетевой помехи в данном устройстве. Напряжение помехи составляет 2п-ую четную гармонику ( п - целое число, п-1) по отною к напряжению выходного сигаала датэффициент эффективности схемы (f, fa In относительная ошибка формирования интеграла при помехе 2п-ой гармоники (максимальное значение); относительная оишбка формирования интеграла при помехе первой гармоники т.е. при питании датчика с частотой сети, при том же соотношении амплитуд помехи и сигнала (максимальное значение) . « .) dt -/ Ux Sin LOtdt rU,SinU)icit(2) (t) - суммарное напряжение сигнала датчика и помехи на выходе входного каскада; амп;штуда синусоидального сигнала датчика на входе интегратора; 1,0:2- фазовые точки перехода через ноль суммарного напря. жения по отношению к точке перехода через ноль синусоидального сигнала датчика. личина 5, представляет собой периодичесфункцию угла сдвига помехи гармоники ительно синусоидь1 сигнала, она равна нури углах сдвига ± и максимальна при е 0; тт. jiMOKQ Un U75 (3) амплитуда напряжения помехи; отношение амплитуд сигнала и помехи. личина б. представляет собой периодичесфункцию угла р - начальной фазы помехи улевой фазе сигнала датчика.. м и 2п-рй гармоники иотношении у 2п, ьной фазе tf О , ±п напряжение сигнала бой точке временной оси больше напряжепомехи (по абсолютной величине), интернтегрирования равен я (а, 0,.а-2 тг) кажение интеграла сигнала равно нулю- При нении ip от О до ± я значение , сначаозрастает, достигает максимума при -тг и затем убывает до О при v Поэтому г член J у уравнении (2) необ - It ходимо определять при f ± Рассмотрим эффективность подавления сетевой помехи на примере подавления второй гармоники. Этому случаю соответствуют временны диаграммы фиг. 4. Точки нулевого значения су марного напряжения U (t) определяет фазы на чала и конца процесса 1штегрирования в одном цикле преобразования. Качественно та же картина имеет место при помехе, представляющей другую четную гармонику в области малых а, заменяя sina на а, Время HHTerpHpOBatntH при делении частоты помехосоздающей пита1Сг1цей сети возрастает во ciojibKO раз, каков коэффициент деления. Поэтому вводят другой важный коэффициент обобщенный коэффициент эффективности и определяют его как : -рал-л / где К - коэффициент деления частоты сети. Оптимальным может считаться устройство с максимальным значением f , т.е. обеспечивающее подавление влияния помехи при минимуме временной избыточности. осc-MO( в таблице приведены значения 5 , р и / в функции 7 (для случая деления частоты сети на два).

и sinwt + и sin(2wt ); ЛП U sina-I (2a - р) О ЛII., Из уравнения (5) с учетом (р ±чаютк1 -- sina Из выражения (6) 0,25(7 - ) sinoj, а2 . - - + . Аналогично из уравнешя (5) для (f - sina,, а2 0,25 (-7 + 1 у + 8 ) ..--I В интервале а, а значение LU(t) няет знака, т.е. в этом интервале нелин элемент - входной выпрямитель 2 веде как линейный, поэтому применяют прин суперпозищш и а для р : cosa 1 sin2a где а ( «1I Вследствие того, что а убывает при увеличении 7. убывает быстрее, чем просто обратная функция j, т.е. подавление помехи .происходит более быстрым темпом, чем уменьшение ее относительной амплитуды. Функция р представляет собой нарастающую функцию у,. т.е. эффективность подавления, определенная по отношению (.1), непостоянна и увеличивается по мере увеличения 7Особенно наглядно видет характер зависимоси о от 7 при малых значениях а. При этом из уравнения (5), учитывая что sina.ta; cpsasrl - получают а Данные по 5 Ир, для помехи V-2Ln- а V нечетных гармоник (т.е. для питания датчиков с частотой, полученной делением на нечетные число частоты помехосоздающей сети) намного уступают данным для помехи четных гармоник. Например, при у 205 ,125%. Для получения того же значения , при Делении частоты на нечетное число К 39 (или 41), что означает 20 кратное уменьшение быстродействия по сравнению с предлагаемой схемой, неоправданно увеличиваются аппаратурны Затраты на схему деления частоты, кроме того, от датчшса практически невозможно получить при этом такую же амплитуду выходйого сигнала. При питании датчика с частотой, не связа1шой определенным целым соотношением с частотой пом ехосоздающей питающей сети, угол v и относительная погрешность от преобразова1|ия к преобразованию все время меняются, причем максимальная относительная погрешность имеет величину, меиьш)ю ближайшей нечетной и боль111ую 5,„ ближайшей четной гармоник Коэффициенту деления частоты соответствует максимальная простота схемы, минимальное время преобразования. Одаако не исключено примеиение других четных коэффициентов деления. Таким образом, эффект, обеспечиваемый применением п|редложенного технического решения, заключается в увеличении точности путем уменьшения влияния сетевой помехи на точность аналого-цифрового преобразования сигналов датчиков переМеююго тока с предварительным интегрированием выпрямленных полуволн сигналов датчиков. Форму л а изобретения Интегрирующий преобразователь сигналов датчиков переменного тока в код, содержащий последовательно соединенные датчик перемениого тока, выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь с предварительным интегрированием входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения тотюсти, в него введены блок деления частоты на четное число и блок формирования усиления, причем вход датчика перемениого тока через последовательно соединенные блок формирования усиления и блок деления частоты на четное число соединен с шиной питающей сети. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США Г3849775, кл. 340 347, 1973., 2.Патент Франции N 2204084, кл. Н 03 К 13/оХ 1973 (прототип).