Способ преобразования активной мощности в цифровой код и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R21/00 

формирователь импульсов стабильной длительности 2. Недостатками известного способа являются низкие быстродействие и точность, вызванные следующими причинами:необходимостью проведения интегри рования частоты второй частотно-импульсной последовательности в течение двух периодов электрической сети, что приводит к большому времени преобразования и возникновению дополнительной погрешности при неравен стве первого Т. и второго Т периодов цикла преобразования, абсолютное значение которой составляет; Ьо., н.еобходимостью использования с целью инвертирования входных сигналов операционных усилителей, работа ющих в режиме инвертирования, которые вносят дополнительную погреш.ность от дребезга нуля; . необходимостью использования для коммутации входных сигналов (их прямых и инверсных значений) к преобра зов.ателям напряжение - частота аналоговых ключей, что приводит к ограничению частоты входных сигналов или необходимости увеличения времени преобразования до числа периодов, большего, чем два, но кратного двум при высоких входных частотах. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности. Поставленная .цель достигается тем что согласно способу включающему пре образование входных напряжения и ток в пропорциональные напряжения, преобразование полученных напряжений в. частоты импульсных последовательностей, формирование импульсов в первой из последовательностей со стабильной длительностью и интегрирование второй импульсной последовательности с изменением направления интегрирования, интегрирование проводят в течение одного периода входного напряжения, а изменение направления интегри рования проводят в моменты изменения амплитуды импульсов стабильной длительности первой последовательности В устройство для осуществления способа, содержащее входной блок, входы которого подключены к входнь 4 шинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного блока, инвертор, реверсивный счетчик, формирователь импульсов стабильной длительности, введены первый и второй элементы И, линия задержки, регистра тор, причем входы первого и второго преобразователей напряжения щ частот импульсов подключены к выходам входного блока, выход первого преобразователя напряжения в частоту импуль- сов через формирователь импульсов стабильной длительности соединен с входом первого элемента И и через инвертор - с входом второго элемента И, вторые вхады первого и второго элементов И подключены к выходу второго преобразователя напряжения в частоту импульсов-, а их выходы - к входам реверсивного счетчика, установочный вход которого .линию задержки соединен с выходом нуль-органа и первым входом регистратора, второй вход когорого соединен с выходом реверсивного счетчика. На представлена схема устройства для осуществления способа преобразования активной мощности в цифровой код. Устройство содержит входной блок 1, преобразователи 2 и 3 напряжения в частоту следования, нуль-орган 4, формирователь 5 импульсов стабильной . длительности, инвертор 6, элементы И 7 и 8, реверсивный счетчик 9, регистратор 10 и линию 11 задержки. Входы входного блока 1 соединены с шинами входных сигналов, а выходы - соответственно с входом преобразователя 2 напряжения в частоту, входом нульоргана 4 и входом преобразователя 3 напряжения в частоту. Входной блок 1 может состоять из калиброванного резистора для преобразования входного тока i(t) в напряжение и (t) , ему пропорционсшьное, входных измерительных трансформаторов и напряжения для согласования входных, цепей со схемой прибора и операционных усилителей для нормирован и- входных сигналов. В качестве преобразователей 2 и 3 напряжения в ча стоту могут использоваться мультивибраторы с управляемым разрядом конденсаторов,нуль-органа 4 - триггер Шмидта, формирователя 5 импульсов стабильной длительности счетчик с коэффициентом пересчета ст 0 ст длительность импульса стабильной длительности, f опорная частота. Преобразование активной мощности в цифровой код по предложенному способу в предложенном устройстве производится непрерывно в течение каждого периода контролируемой сети периода тока i(t) . В начале каждого периода нуль-орган, 4 вырабатывает сигнал, разрешающий перенос числа из реверсивного счетчика 9 в регистратор 10 результата и сброс реверсивного счетчика 9 в нуль. Входные напряжения U(t) и ток i(t) подаются на вход входного блока 1, где i(t) преобразуется в напряжение

U.(t) ему пропорциональное, а U(t) , U (t) нормализуются,

0.(t) U

где К. - коэффициент пропорциональности .

Далее напряжения Ц (t) и U(t) подаются на входы соответственно преобразователей 2 и 3 напряжения в частоту импульсор, где преобразуются в импульсные последовательности с частотами следования импульсов, соответственно равными

) ,

, де и - частоты следования мпульсов на выходах преобразовател 2 и 3 напряжения в частоту импульсо при нулевых входных сигналах) S-i, Su чувствительность соответственно преобразователей 2 и 3. С появлением каждого импульса на выходе преобразователя 2 напряжения в частоту импульсов, на выходе формирователя 5 импуль.сов стабил ной длительности формируются импуль стабильной длительности Т. , в тече ние котоЕялх импульсы с выхода прерб разователя 3 напряжения в частоту импульсов через элемент И 7 проходя на вход сложения реверсивного счетчика 9. . В промежутках же между импульсам стабильной длительности («a выхо ;инверт6ра 6 - единичный потенциал) импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту импульсов поступают через элемент И 8 на вхсд вычитания реверсивного счетчика 9. При этом к к;онц,у очередного периода TX колебаний тока i(t) в последнем Нс1копится число импульсов: «6b,.)V uttbf,tt) «€оЦ% а с учетом (3) после некоторых прео разований получим ЬЫх -1° 2.1% UWU tt)V 2 , 00 )io.so.at4f а т„зд{)-. -SuUWJa -Ml Для периодического переменного сигнала интеграл от этого сигнала за период его следования равен нулю, т.е. -Тц ; - J2B,UWT €o dt--0 15 UiWTc-Tioo :--o 4i,V)U)dt--o

° оГ «

С учетом (2), t5) и (6) выражение (4) преобразуется к.виду

ъцх) - f iSi5oTcTVt;iUU)ut)ilt

Тогда, задавая чувствительность S,

, задавая или Sy в соответствии с выражениями J в соотве. )

«AM

получим

5 Wj,4t)--v-lHt.mt)at--KP,

It л

1.0 где 2,l --aK Si uTc-rV p - активная мощность. Предлагаемый способ преобразования активной мощности в цифровой код имеет повшиенные быстродействие и точность за счет того, что преобразование моищости о у|цествляется за один период колебаний входных сигналов, а не за два, как йо известному способу, в результате чего время преобразования уменьшается в два раза. Кроме того, исчезает погрешность ДМ (см, выражение- (1) 1 ызываемая ;неравенством первого и второго периодов . цикла преобразования при преобразовании мощности по известному способу. В устройстве для осуществления предлагаемого способа отсутствуют операционные усилители-инверторы,в результатечего погрешность.преобразования кюицюсти посредством этого устройства уменьшается на величину погрешности дребезга нуля операдион ных усилителей по сравнению с известным преобразователем активной мощ,ности в цифровой код. Таким образом, отсутствие аналоговых ключей в предлагаемом устройстве приводит к увеличению его быстродействия по сравнению с известным преобразователем. Фосядула. изобретения ,. 1. Способ преобразования активной мощности в цифровой код, включгиоций преобразование входных напряжений и тока в пропорциональные напряжения, преобразование полученных напряжений в частоты импульсных последовательностей, формирование импульсов в первой из последовательностей со стабильной длительностью и интегрирование второй иьшульсной последовательности с изменением направления Интегрирования, отдИчающийс я тем, что, с целью Повышения быстродейст ия и точности, интегрирование проводят в течение одного периода входного напряжения, а изменение направления интегрирования проводят в моменты изменения амплитуды импульсов стабильной длительности первой последовательности.

2. Устройство для осуществления спосрба по п. 1, содержащее входной

блок, которого подключены к входным шинам, первый и второй преобразователи напряжения в частоту импульсов, нуль-орган, вход которого соединен с первым выходом входного блока, инвертор, реверсивный счетчик, формирователь импульсов стабильной длительности, отличающееся тем, что, в него введены первый и второй элементы И, линия задержки, регистратор, причем входы первого и второго преобразователей напряжения в частоту импульсов подключены к выходам входного блока, выход первого преобразователя напряжения в частоту импульсов через формирователь импульсов стабильной длительности соединен с входом первого элемента И и через инвертор - с входом второго элемента И, вторые входы, первого и второго элементов И подключены к выходу второго преобразователя напряжения в частоту импульсов, а выходы элементов И - к входам 5еверсивного Счетчика, установочный вход которого через линию задержки соединен с выходом нуль-органа и первым входом регистратора, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.АвторскоеЬсвидётельство СССР № 34790f, КЛ. Н 03 К 13/02, 1971,

2.Авторское свидетельство СССР 530452, кл. Н 03 К 13/20, 1975.