Ваттметр переменного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R21/00 

(54) ВАТТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электрона мерительной технике и может быть использовано для построения точных аналоговых и цифровых ваттметров переменного тока.

Известны устройства для измерения мощности, содержащее умножители на датчиках Холла, стабилизаторы тока, фазовращатели, квадраторы, блок памяти, интеграторы, усилители, реле, делители тока и напряжения, выпрямители дифференцирующую цепочку, демодулятор, задающий генератор, блоки управления, ждущий мультивибратор и связи между ними 1 .

Недостатком данного ваттметра является низкая точность.

Известен ваттметр переменного- тока, содержащий датчик тока, датчик напряжения, преобразователь аналогкод, выходы которого подключены к информационным вхогам преобразователя код-аналог 2 .

Недостатком известного ваттметра является низкая точность при несинусоидальных режимах.

Цель изобретения - повышение точнссти при несинусоидальных режимах,

Поставленная цель достигается тем/ что в устрс йстнгз, содержащее датчик

тока, датчик напряжения, преобразо ватель аналог-код, выходы которого подключены к информационным входам преобразователя код-аналог, введены анализатор спектра, задачик весовых коэффициентов, выпрямитель, блок сравнения, масштабный усилитель, сумматор, преобразователь напряжения в частоту импульсов, счетчик, регистра10тор, причем выход датчика тока соединен с первым входом анализатора спектра, выходы которого подключены к входам задатчика весовых коэффициентов, выход которого соединен с

15 аналоговым входом преобразователя код-аналог, а через масштабный усилитель - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-аналог,

20 выход датчика напряжения подключен к второму входу анализатора спектра и через шлпрямитель - к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного

25 напряжения, выход блока сравнения подключен к входу преобразователя аналог-код, выход сумматора через последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту импуль30сов и счетчик подключен к регистратору При этом анализатор спектра содер жит генератор функций Радемахера, вы ход которого соединен с входом триггера и с первыми входами блока синхр низации и эадатчика временных интер валов, второй вход которого соединен с шиной пусковых импульсов, а выход подключен к второму входу блока синхронизации, третий вход которого со динен с вторым входом анализатора спектра, выходы триггера подключены к первым входам аналоговых ключей, вторые входы которалх соединены с вы ходами блока синхронизации, выходы аналоговых ключей подключены к входу генератора функций Уолша, выходы которого через группы аналоговых клю чей соединены с входами задатчика весовых коэффициентов, управляющие входы первой группы аналоговых ключей подключены к выходу инвертора, вход которого соединен с первым входом анализатора спектра и с управляю щими входами другой группы управляю щих ключей. На чертеже представлена блок-схе ма ваттметра переменного тока. Ваттметр переменного тока содержит датчик 1 тока, датчик 2 напряжения, преобразователь 3 аналог -код, преобразователь 4 код-аналог, анализатор 5 спектра, задатчик б весовых коэффициентов, выпрямитель 7,- блок 8 сравнения, масштабный усилитель 9, сумматор 10, преобразователь 11 напряжения в частоту импульсов, счетчик 12, регистрсчтор 13. Кроме того, анализатор 5 спектра вклю ает в себя генератор 14 функций Радемахера, триггер 15, блок 16 синхронизации, задатчик 17 временных интервалов, аналоговые ключи 18 и 19 первая группа 20 аналоговых ключей, вторая группа 21 аналоговых ключей, вторая группа 21аналоговых кл;очей,генератор 22 функций Уолша,инве)этор 23. Устройство работает следующим образом. Импульсм частотой f из генератора функций Радемахера 14 поступают на счетный вход триггера 15, прямой и инверсный выход которого через аналоговые ключи 20 и 21 подает эти импульсы на входа генератора 22 функций Уолша. На выходе генератору 22 функций Уолша генерируется система функций Уолша Wi, , необходимая « дляапроксимации синусоидальной фунКЦИ1К единичной амплитуды согласно следующему выражению Sinjit Br л-W ft) где ai. - коэффициенты ряда Фурье олша, определяемое по формуле а 1 sinujtWc (t)dt (Причем выход прямого канала триггера 15 формирует sino.t, а инверсного канала - -sinyjt. Сигналы с выхода генератора 22 функций Уолша поступают на управляющие входы групп 20 и 21 аналоговых ключей , выходы которых подключены ко входам задатчика 6 весовых коэффициентов, в качестве которого может- использоваться операционный усилитель на п входов. Коэффициент передачи по каждому каналу этого усилителя определяется значением коэффициента ряда ФурьеУолша а,, а число каналов п требуемой точностью апроксймации, т.е. количеством функций Уолша. На неуправляющие входы первой группы 20 аналоговых ключей поступает сигнал с выхода датчика 1 тока, а на неуправляющие входы аналоговых ключей 21 поступает сигнал с выхода датчика 1 тока через инвертор 23. Такое соединение группы аналоговых ключей 20 и 21, задатчика 6 весовых коэффициентов, датчика 1 тока и инвертора 23 позволяет операцию углножения заменить операцией сложения ±(tlsincOt i(t)i aiWt(t). 1-1 Для того, чтобы это выражение определяло активную мощность, необходимо осуществить, синхронизацию синтезируемой синусоиды с сетью. Для этих целей служит блок 16, на выход которого подаются высокочастотные колебания с выхода генератора 14 функций РадеiMaxepa и входное напряжение U, мощность которого необходимо измерить. В блоке 16 определяется знаковая функция сигнала U(signU) и вырабатываются короткие импульсы переходе напряжения U через нуль (осуществляется дифференцирование sign и). В том же блоке вырабатывается последовательность импульсов при переходе через нуль знаковой функции с выхода генератора 14 функций Радемахера (sign f). По скгна лу Пуск подается разрешающий импульс в блок 16 синхронизации от задатчика 17 временных интервалов. В момент появления короткого импульса от функции и определяется знак sign и и после появления первого импульса от sign f определяется знак 1ФУНКЦИИ sign f. При одинаковых знаках sign и и sign f блок 16 включает прямой канал (ключ 18 закрывается), при разных знаках блок 16 включает инверсный канал (ключ 19 закрывается). Таким образом осуществляется синхронизация синтезируемой синусоиды с сетью. После осуществления cинxpoн зaции блок 16 отключается. Он может включиться через некоторое время, определяемое задатчиком 17 временных интервалов, в качестве iKOTOporo может быть использован счет чик, так как генератор функции Радемахера 14 имеет высокую стабильность. Тогда при заполнении кольцевого счетчика, на его выходе появляется импульс, который подается в блок 16 синхронизации, по команде ко торого происходит синхронизация синтезируемой синусоиды с сетью. образом на выходе задачика 16 весовых коэффициентов появляется сигнал, равный произведению текущего значения тока на напряжение единичн .амплитуды. Если бы напряжение было стабильным, то этот сигнал необходимо было бы подать на масштабный уси литель 9 с требуемым коэффициентом усиления. В действительности коэффициент усиления масштабного усилит ля д выбран такой величины, чтобы его произведение на единичную амплитуду дало, например, минимально д пустимое значение напряжения в сети Up, Значение этого напряжения вводит блок 8 сравнения, на второй вхо которого подается выпрямитель текущее значение напряжения U. На выходе блока 8 появляется аналоговый сигнал, равный , который преобраз.ователем 3 аналог-код преобразуется в код. Этот код подается на преобразователь 4 код-аналог и на выходе его появляется сигнал, пропор циональный i(t)U{t). Сигналы с .выходов прео азователя 4 и усилителя 9 подаются на сумматор 10, выход ной сигнал которого пропорционален активной мощности, преобразуется в частоту импульсов преобразователем 11 напряжение-частота, а затем подается на счетчик 12, выход которого соединен с регистратором 13. в предложенном устройстве за счет введения анализатора спектра, задатчика весовых коэффициентов, вы прямителя, блока сравнения, масштаб ного усилителя, сумматора повышается точность измерения мощности при несинусоидальных режимах. Формула изобретения 1. Ваттметр переменного тока, со держащий датчик тока, датчик напряжения, преобразователь аналог-код, выходы которого подключены к информационным входам преобразователя код-аналог, отличающий с. я тем,что, с целью повышения точности при несинусоидальных режимах, в него введены анализатор спектра, задатчик весовых коэффициентов, выпрямитель, блок сравнения, масштабный усилитель, сумматор, преобразователь напряжения в частоту импульсов, счетчик, регистратор, причем выход датчика тока соединен с первым входом анализатора спектра, выходы которого подключены к входам задатчика весовых коэффициентов, выход которого соединен с аналоговым входом преобразователя код-аналог, а через масштабный усилитель - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-аналог, выход датчика напряжения подключен к второму входу анализатора спектра и через выпрямитель - к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к входу преобразователя аналогкод, выход сумматора через последоват льно соединенные преобразователь напряжения в частоту импульсов: и счетчик подключен к регистратору. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что анализатор спектра содержит генератор функций Радемахера, выход которого соединен с входом триггера и с первыми входами блока синхронизации и задатчика временных интервалов, второй вход которого соединен с шиной пусковых импульсов, а выход подключен к-второму входу блока синхронизации, третий вход которого соединен с вторым входом анализатора спектра, выходы триггера подключены к первым входам аналоговых ключей, вторые входы которых соединены с выходами блока синхронизации, выходы аналоговых ключей подключены к входу генератора функций Уолша, выходы которого через группы аналоговых ключей соединены с входами задатчика весовых коэффициентов, управляющие входы первой )группы аналоговых ключей подключены к выходу инвертора, вход которого соединен с первым входом анализатора спектра и с управляющими входами другой группы аналоговых ключей . Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе 1.Авторскоесвидетельство СССР 351170, кл. G 01 R 21/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 375779, кл. G 01 R 21/06, 18.01.72.

Г