Измерительный преобразователь для ваттметра Советский патент 1982 года по МПК G01R21/00 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВАТТМЕТРА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании ваттметров и счетчиков электроэнергии. Известен преобразователь, осуществляющий перемножение двух напряжений, построенный на основе интегрирующего преобразователя напряжения в интервал времени и генератора опорных треуголь ных импульсов 1. Его недостатком является то, что наступлению установившегося ражима предшествует переходный процесс, длительность которого зависит от одного из перемножаемых напряжений, а это снижает быстродействие прибора. Известен также измерительный преобразователь, содержащий два интегратора, четыре ключа, источник опорного напряжения, нуль-орган, блок управления, генератор тактовых импульсов (ГТИ), причем один из входов первого интегратора через ключ соединен с первой входной шиной, второй вход первого интегратора через второй ключ соединен с выходом источника опорных напряжений, управляющие входы первого и второго ключей соединены с первым выходом блока управления, выход первого интегратора подключен через третий ключ к входу нуль-органа, выход последнего связан с входом блока управления, управляющий вход третьего ключа подключен к выходу ГТИ, а вход вторюго интегратора через четвертый ключ соединен с второй входной шиной, управляющий вход четвертого ключа подключен к второму выходу блока управления, выход второго интегратора является выходом .преобразователя 12. Недостатком данного устройства является низкая точность преобразования, обусловленная наличием в функции преобразования постоянной времени второго интегратора, нестабильность которой приводит к значительной погрешности преобразования.

Цель изобретения - повышение томности преобразования.

Поставленная цель достигается тем что в измерительный преобразователь для ваттметра, содержащий два интегратора, операционный усилитель, четыре ключа, источник опорных напряжений, нуль-орган, блок управления и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа, первый вход первого интегратора-че рез первый ключ соединен с первой входной шиной, второй вход первого интегратора через второй ключ соединен с выходом источника опорных напряжений, управлящие входы первого и второго ключей соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, причем вторая входная шина подключена к инверти рующему входу операционного усилителя, выход которого через третий ключ соединен с третьим входом первого ий тегратора, выход которого подключен к входу нуль-органа и к неинвертирующему входу операционного усилителя, который через четвертый ключ соединен с выходной шиной, управляющий вход четвертого ключа соединен с первым выходом блока управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго интегратора, выход которого подключен к третьему входу блока управления. Кроме того, второй интегратор выполнен на реверсивном счетчике. На чертеже представлена схема устройства. Измерительный преобразователь для ваттметра содержит первый интегратор 1, четыре ключа 2-5, источник 6 опорных напряжений, нуль-орган 7, блок 8 управления, генератор 9 тактовых HMnyJibcoB, операционный усилитель 10, второй интегратор 11. Измерительный преобразователь для ваттметра работает следующим образом, В исходном состоянии все ключи разомкнуты, выходное напряжение первого интегратора равно нулю, а напряжение на выходной шине отсутствует, С приходом тактового импульса с ГТИ 9, по команде с блока 8 управления замыкается ключ if. В результате первый интегратор 1 и операционный усилитель 1 оказываются охваченными отрицательной обратной связью через ключ k. Под действием отрицательной обратной

S связи на выходе первого интегратора 1 практически мгновенно(при достаточно большом коэффициенте усиления операционного усилителя 10) устанавливается напряжение, равное по значению

10 входному напряжению U(t), подключенному к инвертирующему входу операционного усилителя 10.

После того, как конденсатор первого интегратора оказывается заряженным

15 до мгновенного значения входного напряжения , по команде С блока 8 управления открывается ключ 3 и закрывается ключ Ц, Происходит линейный разряд первого интегратора 1 опорным напряжением, подаваемым с источника 6 опорных напряжений, до .нуля. Момент равенства выходного напряения первого интегратора 1 нулю фикируется нуль-органом 7, который выает сигнал на блок 8 управления. Интервал времени, в течение которого первый интегратор разряжается до нуля, измеряется счетно-импульсным методом путем заполнения второго интегратора 11, выполненного на реверсивном счетчике, импульсами с генератора 9 тактовых импульсов, поступающими на вход сложения по команде с блока 8 управления. По окончании этого такта в интеграторе 11 фиксируется число Uu -jfli - f --g- С, fo , мгновенное значение первого входного напряжения , заполненное конденсатором первого интегратора;напряжение, подаваемое с источника 6 опорных напряжений;tr, R2C fo постоянная времени первого интегратора; частота ийпульсов, поступающих на вход интегратора 11. После того, как срабатывает нульорган 7, блок 8 управления закрывает ключ 3, открывает ключ 2 и разрешает прохождение счетных импульсов на вход вычитания интегратора 11, причем час5тота пдступающих на вход вычитания импульсов определяется вражением f, - ,. U) где п - масштабный коэффициент, зада ваемый блоком 8 управления. Значение масштабного коэффициента п задается блоком 8 управления в зависимости от диапазона входных напряжений с целью получения необходимой чувствительности. Таким образом, в течение этого та та происходит интегрирование второго входного напряжения U4(t) до тех пор пока число (1), записанное в интегра торе 11 в течение предыдущего такта не станет равным нулю, о чем интегратор 11 выдает сигнал на блок 8 уп равления. .Блок 8 управления размыкае ключ 2, запрещает прохождение импуль сов на вход вычитания интегратора 1 и открывает ключ 5. В результате пер вый интегратор 1 переходит в режим хранения напряжения, до которого заряжается конденсатор первого интегратора в течение последнего такта, это же напряжение оказывается подключенным к выходной шине. При этом выходное напряжение уст ройства определяется выражением и«. т f или с учетом (1) и (2) получает и .JMtUgRg 3) бых - f Sп. где - постоянная времени первого интегратора по вто рому входу; Ua - интегральное значение второго входного напряжения. Выражение (З) является функцией преобразования преобразователя. Если одно из входных напряжений пропорционально напряжению загрузки, а другое - току нагрузки, то выходное напряжение пропорционально электрической мощности. В функцию преобразования предлагаемого преобразователя входят величины, которые могут быть заданы с вы сокой точностью и стабильностью во времениj в отличие от известного, в функцию преобразования которого вхо9дит постоянная времени интегратора, не обладающая такими качествами. Таким образом, существенно выше, точность преобразования предлагаемого преобразователя чем у известного. Формула изобретения 1. Измерительный преобразователь для ваттметра, содержащий два интегратора, операционный усилитель, четыре ключа, источник опорных.напряжений , нуль-орган, блок управления и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа, первый вход первого интегратора через первый ключ соединен с первой входной шиной, второй вход первого интегратора через второй ключ соединен с выходом источника опорных напряжений, управляющие входы первого и второго ключей соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вторая входная шина подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого через третий ключ.соединен с третьим входом первого, интегратора, выход которого подключен к входу нуль-оргайа и к неинвертирующему входу операционного усилителя, который через четвертый ключ соединен с выходной шиной, управляющий вход четвертого ключа соединен с первым выходом блока управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго интегратора, выход которого подключен к третьему входу блока управления . 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что второй интегратор выполнен на реверсивном счетчике. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 21/00, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № . кл. G 01 R 21/00, 1975.