Анализатор колебаний напряжения Советский патент 1981 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к электроизмерениям и предназначено для измерения наибольшего отклонения при изменении исследуемого напряжения со скоростью, превышающей .заданную величину.

Известно устройство для измерения наибольшего.отклонения при измерёни и исследуемого напряжения со скоростью, превышающей заданную, содержащее распределитель, блок счетчиковJ ключи, разделительные доды, пороговый элемент, инвертор, сумматор и дифференцирующий элемент Ъ.

Известно также устройство, содержащее блок счетчиков, входы которого соединены с соответствукицими выходами распределителя, первый вход которого подключен к выходу первого вычитателя 23.

Недостатком этих устройств является низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок счетчиков, входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя, первый вход

которого подключен к выходу дервого вычитателя, введены четыре регистра, второй вычитатель, блок сравнения кодов, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь и блок определения направления и длительности изменений,причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с шиной входного сигнала, а выход через первый регистр соединен со входом второго и третьего регистров и с первым входом второго вычитателя, второй, вход которого .соединен с выходом третьего регистра и через четвертый регистр соединен с первым входом первого вычитателя, второй вход ко, торого соединен с выходом второго регистра, выход генератора тактовых импульсов соединен с синхронизируюЧцими входами аналого-цифрового преобразователя, первого и третьего регистров и блока определения направления и длительности измерений, первый, второй и третий входы которого соединены- с соответствующими выходами блока сравнения кодов, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, а второй и третий входы соединены с соответствующими шинами сигналов допуска, первый, второй и третий выходы блока определения направления и длительности изменений соединены соответственно с синхронизирующими входами второго и четвертого регистров и распределителя. Кроме того, блок определения направления и длительности изменений содержит девять элементов И, три элемента ИЛИ, три триггера, два элемента задержки и счетчик, причем первые входы первых восьми элементов И соединены с синхронизирующим входом блока определения направления и длительности изменений, вторые входы первого, второго и третьего элементов И соединены с первым входом блока определения направления и длительности изменений, второй вхо которого соединен со вторыми входами .четвертого, пятого и шестого элементов И, -а третий соединен .со вторым входом седьмого элемента И, третий вход которого соединен с первым выходом первого триггера, первый вхо которого соединен с первыми входами второго и третьего триггеров, с пер вым входом счетчика и с выходом первого элемента задержки, вход которог соединен с выходом восьмого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходами первого и четвертого элементов И, со вторыми входами второго и третьего триггеров и через второй элемент задержки соединен с первыми входами BTOpdro и третьего элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно d первым и вторым выходами блока определения направления и длительности изменений, третий выход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходами второго и пятого элементов И, со вторым входом первого триггера и с первым входом девятого элемента И второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, а выход - со вторым входом второго элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И соединен с выходом счетчика, второй вход которого соединен с выходом седьмого.элемента И, а третий - с выходом третьего элемента ИЛИ, третьи входы первого и пятого элементов И соединены с первым выходом второго триггера,второй выход которого соединен с третьими входами третьего и шестого элементов И, четвертые входы которых соединены с первым выходом третьего триггера, второй выход которого соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И, выходы треть его и шестого элементов И соединены соответственно с третьими входами третьегои второго триггеров. На чертеже представлена блок-схема анализатора колебаний напряжения. Анализатор колебаний напряжения содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2-5, вычитатели б и 7, блок 8 счетчиков, распределитель 9, блок 10 сравнения кодов, генератор 11 тактовых импульсов и блок 12 определения направления и длительности изменений, причем вход преобразователя 1 соединен с шиной 13входнох о сигнала, а выход через регистр 2 соединен со входами регистров 3 и 4 и с первым входом вычитателя б, второй вход которого соединен с выходом регистра 3 и через регистр 5 соединен с первым входом вычитателя 7, второй вход которого соединен с выходом регистра 4, а выход - со входом распределителя 9, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 8 счетчиков, выход генератора 11 соединен с синхронизирукяцими входами преобразователя 1 регистров 2 и 3 и блока 12, . входы которого соединены с соответствующими выходами блока 10, первый вход которогч соединен с выходом, вычитателя 6, а второй и третий входы соединены с соответствующими шинами 14и 15 сигнала допуска, первый,второй и третий выходы блока 12 соединены соответственно с синхронизирукнцими входами регистров 4 и 5 и распределителя 9. Блок 12 содержит элементы 16-24 И, элементы 25-27 ИЛИ, триггеры 28-30, элементы 31 |i 32 задержки и счетчик 33, причем первые входы элементов 16-23 соединены с синхронизирующим входом блока 12, вторые входы элементов 16-18 соединены с первым входом блока 12, второй вход которого соединен со вторыми входами элементов 19-21, а третий соединен со вторым входом элемента 22, третий вход которого соединен с первым выходом триггера 28, первый вход которого соединен с первыми входами триггеров 29 и 30, с первым входом счетчика 33 и с выходом элемента 31,вход которого соединен с выходом элемента 23 и с первым входом элемента 25, .второй вход которого соединен с вы|ходами элементов 16 и 19, со вторыми входами триггеров 29 и 30 и через элемент 32 с первыми входами элементов. 26 и 27, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 12, третий, выход которого соединен с выхо-i дом элемента 25, второй вход элемента 27 соединен с выходами элементов 17 и 20, со вторым входом триггера 28 и с первым входом элемента 24, второй вход которого сое- динен с первым выходом триггера 28,а выход - со вторым входом элемента 26, второй вход элемента 23 соединен с выходом счетчика 33, второй вход которого соединен с выходом элемента 22, а третий с выходом эле мента 27, третьи входы элементов 16 и 20 соединены с первым выходом триггера 29, второй выход которого соединен с третьими входами элементов 18 к 21, четвертые входы ко торых соединены с первым выходом триггера 30, второй выход которого соединен с третьими входами элементов 17 и 19, выходы элементов 18 и 2.1 соединены соответственно с третьими входами триггеров 29 и 30 Анализатор колебаний напряжений работает следукицим образом. Код с выхода преобразователя 1 переписывается в регистр 2, а затем в регистр 3. Таким образом, в момент прихода i-того импульса с выхода генератора 11 в регистре 2 будет код , соответствуннций текущему значению входной величины и , а в регистре 3 - код х , соответг ствуихций ее предьащущему значению. Коды х- и х; поступают навходы блока b вычитания, с выхода которог снимается код который поступает а блок 10 сравнения кодов. На другие входы блока 10 по шинам 14 и 15 соответственно поступают коды, равные и -VT,ко торые соответствуют минимальному приращению входного напряжения и определяют минимальную скорость регистрируемых изменений. , Если код дх :у. VT, то на первом выходе блока 10 сравнения кодов логическая 1, а на втором и треть выходах - логический О. Если Лх -VT, то на втором выходе блока 10 - логическая I. Если то на третьем выходе блока 10 - лог ческая 1. В исходном состоянии регистры 4 5, счетчик 33, триггеры 28-30 находятся в . состоянии О. Если |дх с VT,-TO на третьем выходе блок 10 - логическая 1, однако, так ка триггер 28 находится в состоянии О, то элемент 22 И остается закры тым. На выходах элементов 16,17,19 20 - логические О и состояние устройства не изменится. Пусть, например, входное напряже ние возрастает, и в I-тый момент времени Дх станет больше VT.Тог да на первом выходе блока 10 - логическая 1,и очередной импульс с выхода генератора 11 пройдет через открытый элемент 18, триггер 30 уст новится в 1, после чего открывается элемент 17И, и импульс с его выхода пройдет через открытый элеме 24 (триггер 28 еще находится в состоянии через элемент 26 ИЛИ на синхронизирующий вход регистра 5. При этом фиксируется код напряжения в момент, когда изменение напряжения ix превышает VT и в регистре 5 код х. х. Импульс проходит также через элемент 27 на синхронизирукадий вход регистра 4. При этом фиксируется код напряжения, соответствующий возможному окончанию изменения напряжения, и в регистре 4 код х, х . По заднему фронту им;пульса триггер 28 устанавливается в состоянии 1, что свидетельствует о начале регистрации изменений- напряжения, при этом элемент 24 закрывается и код в регистр 5 уже больше не записывается. Если напряжение Ид продолжает возрастать со скоростью больше V, т.е. лх VT, то на первом выходе блока 10 сохраняется логическая 1, и очередной- импульс с выхода генератора 11 через открытый элемент 17 и через элемент 27 проходит на. синхронизирукяций вход регистра 4. При этом в регистре 4 записываются новые значения х.,, равные х И т.д. Зсли через некоторый интервал времени скорость изменения напряжения станет меньше V, т.е. дх VT, то на третьем выхо;;е блока- 10 появляется логическая 1 и очередной импульс с выхода генератора 11 проходит через открытый элемент 22 (теперьтриггер 28 в состоянии 1) на счетный вход счетчика 33, число состояний которого равно m At/T, где At - максимально допустикый интервал времени между двумя изменениями напряжения, происходящими в одинаковом направлении со скоростью больше V, которые считаются одним колебанием. При этом импульс на синхронизирующий вход регистра 4 не поступает ив нем.хранится последний из кодов х. Если за время, не превосходящее uX.f входное напряжение опять начнет возрастать со скоростью больше V, то на первом выходе блока 10. появится логическая 1, один из импульсов генератора 11 пройдет через элемент l7 и через элемент 27 на синхронизирующий вход регистра 4, ив него запишется новое значение х . При этом импульс с выхода элемента 27 . устанавливает в О счетчик 33. Если скорость изменения напряжения опять станет: меньше V, то счётчик 33 начнет считать а нуля.. В противном случае, если за время 4 скорость изменения напряжения не превышает 1, счетчик 33 переполняется, и очередной импульс с выхода генератора 11 проходит через открытый элемент 23 и элемент 25 на синхронизирующий вход распределителя 9. На входы распределителя 9 йоступает код, равный модулю разности кодов, хранящихся в регистрах 4 и 5, т.е. код, соответствующий разнице значений до начала и в конце изменения, происходящего со скоростью больше заданной х - х„| . Распределитель 9 сравнивает пост паюций на его входы код #и с р5щом фиксированных значений, при этснм на одном из его выходов появляется импульс, который поступает на соответ ствуняций вход блока 8 счетчиков. Кроме того, импульс с выхода элемен 23 поступает на вход элемента 31 за держки, и через некоторое время,опр деляемоё параметрами элемента 31, триггеры 28-30 и счетчик 33 устанав ливаются в состояние О. После это цикл работы устройства начинается с исходного состояния. Если после того, как напряжение возрастает со скоростью большей V, или если за время не превосходящее Д1 после того как скорость изменени возрастающего напряжений станет мен ше V, напряжение начнет, убывать со скоростью больше V, то на втором выходе блока 10 появится логическая 1. При этом, очередной импульс с выхода генератора 11 пройдетчерез открытый элемент 19 и элемент 25 на синхронизирующий вход распределителя 9, на входы которого поступает код, равный dHl. Одновременно импульс с выхода элемента 19 поступае на счетные входы триггеров 29 и 30 и элемент 32. На заднем фронте этог импульса триггеры 29 и 30 поменяют свое состояние на противоположное, что соответствует изменению направления колебания. Через некоторое время, определяемое параметрами элемента 32, импульс с выхода эле мента 32 пройдет через элементы 26 и 27 на синхронизирунвдие входы регистров 4 и 5 и в них зафиксируются новые хначения Хц и х. Импульс с выхода элемента 27, кроме того, устанавливает в О счетчик 33, и он устанавливается в состояние О. После этого начинается измерение нового изменения напряжения, которое происходит в противоположном направлении. . Если теперь напряжение убывает с скоростью большей V, то триггер 29 и испольнаходится в состоянии зуются) элементы 16 и 20. Точность анализатора колебаний напряжени 1 определяют параметрами примененного аналого-цифрового пре1 и является весьма образователя высокой. . Формула изобретения 1. Анализатор колебаний напряжений , содержащий блок счетчиков, входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя, первый вход которого подключен к выхо|1у первого вычитателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в. него четыре регистра,второй вычитатель, блок сравнения кодов, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь и блок определения направления и длительности изменений, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с шиной входного сигнала, а выход через первый регистр соединен со входом второго и третьего регистров и с первым входом второго вычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра и через четвертый, регистр соединен с первым входом первого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, выход генератора тактовых импульсов. соединен с синхронизирующими входами аналого-цифрового преобразователя, первого и третьего регистров и блока определения направления и длительности изменений, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствукяцими выходами блока сравнения кодов, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, а второй и третий входы соединены с соответствующими шинами сигналов допуска, первый, второй и третий выходы блока определения направления и длительности.изменений соединены соответственно с синхронизирующими входами второго и четвертого регистров и распределителя. Г 2. Анализатор по п.1, о т л ичающийся тем, что блок определения направления и длительности изменений содержит девять элементов И, три элемента ИЛИ, три триггера, два элемента задержки и счетчик, причем первые входы первых восьми элементов И соединены с синхронизирующим входом блока определения направления и длительности изменений, вторые входы первого, второго и третьего элементов И соединены с первым входом блока определения направления и длительности изменений, второй вход которого соединен со вторыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И, а третий соединен со вторым входом седьмого элемента И, третий вход которого соединен с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с первыми входами второго и третьего триггеров, с первым входом счетчика и с выходом первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом восьмого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходами первого и четвертого элементов И, со вторыми входами в-торого и третьего триггеров и через второй.элемент задержки соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы .которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока определения направления и длительности изменений третий выход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходами второго и пятого элементов И, со вторым входом первого триггера и с первым входом девятого элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, а выход - со вторы входом второго элемента ИЛИ,- второй вход восьмого элемента И соединен

с выходом счетчика, второй вход ко:торого соединен с выходом седьмого элемента И, а третий - с выходом третьего элемента ИЛИ, третьи входы первого и пятого элементов и соединены с первым выходом второго триггера, второй выход которого соединен с третьими входами третьего и шестого элементов и, четвертые входы которых соединены с первым выходом третьего триггера, второй выход ко0торого соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И, выходы.третьего и шестого элементов И соединены соответственно с третьими входами третьего и второго

5 .триггеров.

Истчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

0

№ 449345, кл. G Об G 7/12, 02.10.72.

2.Ермаков В.Ф. Анализатор колебаний напряжения. - Новая техника в электроснабжении и электрооборудовании промышленных предприятий. М., Энергия, 1975, с. 98-1Q3.