Устройство для измерения постоянного тока

 

Изобретение относится к электро-- измерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных токов с гальванической развязкой электрических цепей. Устройство для измерения постоянного тока содержит магнитомодуляционный преобразователь 1, вьтолненный на двух магнитопроводах 2, 3с обмотками 4, 5 возбуждения,- обмоткой 8 обратной связи , измерительными обмотками 6 и 7 и индикаторной обмоткой 9, задающий генератор 10, селективный фазочувствительный усилитель-преобразователь 11,аналого-цифровой преобразователь 12,блок (Б) 13 обратной связи, переключатели 14, 15 полярности, Б 16 цифровой индикации, цифровой вычислительный Б 17, источники 18 и 19 образцового и измеряемого напряжений соответственно, коммутатор 20, Б 21 резисторов, Б 22 управления, Б 23 управления коммутацией, Б 24 начальной установки, распределитель 25 импульсов, триггеры 26, 27, элемент ИЛИ 28, цифровой компаратор 29, генератор 30 импульсов, счетчик 31 импульсов и элемент И 32. Изобретение расширяет функциональные возмож-- ности и повьшает быстродействие устройства . 3 з.п. ф-лы, 6 ил. с СО сл 1чЭ со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I) 4 С 01 R !9/20

ЗСЕГЛК)31Т.А Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 4026571/24-2! (22) 25.02.86 (46) 15.11.87. Бюл. 9 42 (72) В.А.Ильичев и А.П.Синегубов (53) 621.317.712(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 920546, кл. G 01 R 19/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1068826, кл. С 01 R 19/20, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных токов с гальванической развязкой электрических цепей. Устройство для измерения постоянного тока содержит магнитомодуляционный преобразователь 1, выполненный на двух магнитопроводах 2, 3 с обмотками 4, 5 возбуждения, обмоткой 8 обратной свя„„Я0„„1352383 Д 1 зи, измерительными обмотками 6 и 7 и индикаторной обмоткой 9, задающий генератор 10 селективный фазочувствительный усилитель-преобразователь

11, аналого-цифровой преобразователь

12, блок (Б) 13 обратной связи, переключатели 14, 15 полярности, Б 16 цифровой индикации, цифровой вычислительный Б !7, источники 18 и 19 образцового и измеряемого напряжений соответственно, коммутатор 20, Б 21 резисторов, Б 22 управления, Б 23 управления коммутацией, Б 24 начальной установки, распределитель

25 импульсов, триггеры 26, 27, элемент ИЛИ 28, цифровой компаратор 29, генератор 30 импульсов, счетчик 31 импульсов и элемент И 32. Изобретение расширяет функциональные возможности и повышает быстродействие устройства. 3 з.п. ф-лы, 6 ил .

1 13523

Изобретение относится к электроизмерительной технике для измерения постоянных токов с гальванической развязкой электрических цепей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия устройства.

На фиг.l показана блок-схема устройства.для измерения постоянного то- 1О ка; на фиг.2 — функциональная схема блока начальной установки; на фиг.3— функциональная схема блока управления; на фиг. 4 — функциональная схема блока управления коммутацией; на 15 фиг.5 и 6 — временные диаграммы работы блоков управления.

Устройство для измерения постоянного тока содержит магнитомодуляционный преобразователь l, выполненный на двух магнитопроводах 2 и 3 с обмотками 4 и 5 возбуждения, первой

6 и второй 7 измерительными обмотками, обмоткой 8 обратной связи и индикаторной обмоткой 9, задающий гене- 25 ратор 10, селективный фазочувствительный усилитель-преобразователь ll, аналого-цифровой преобразователь (AUII) 12, блок 13 обратной связи, первый 14 и второй 15 переключатели 30 полярности, блок 16 цифровой индикации, цифровой вычислительный блок

17,,источник 18 образцового и источник 19 измеряемого напряжений, коммутатор 20, блок 21 резисторов, блок

22 управления, блок 23 управления коммутацией, блок 24 начальной установки, распределитель 25 импульсов, первый 26 и второй 27 триггеры, элемент

ИЛИ 28, цифровой компаратор 29, re- 40 нератор 30 импульсов, счетчик 31 импульсов и элемент И 32.

Основной выход задающего генератора 10 (с основной частотой) соединен с последовательно включенными 45 обмотками 4 и 5 возбуждения, а дополнительный выход (с удвоенной частотой) — с управляющим входом селективного фазочувствительного усилителяпреобразователя 11, соединенным с со- 5р держащимся в нем фазовым детектором.

Выход источника 12 образцового напряжения соединен с входными клеммами первого переключателя 14 полярности, одна из выходных клемм которого через 55 последовательно соединенные первую

6 измерительную обмотку и коммутатор

20 подключена к выходам блока 21 резисторов, содержащего набор резисто83 ров, одни выводы которых соединены с выходами этого блока, а другие — с

его входом, соединенным с второй выходной клеммой первого переключателя

14 полярности. Выход источника 19 измеряемого напряжения соединен с входными клеммами вторoro переключа— теля 15 полярности, выходные клеммы которого соединены с второй 7.измерительной обмоткой. Индикаторная обмотка 9 соединена с входом селективного фазочувствительного усилителяпреобразователя 11, выход которого через АЦП 12 и блок 13 обратной связи соединен с обмоткой 8 обратной связи. Выход аналого-цифрового преобразователя 12 соединен с первыми входами цифрового компаратора 29 и блока 24 начальной установки и с входом цифрового вычислительного блока

17, выход которого соединен с входом блока 16 цифровой индикации. Управ— ление. работой блоков и элементов устройства осуществляется блоком 22 управления, имеющим вход запуска (синхронизации). Выходы блока

22 управления соединены с управляющими входами блоков АЦП 12, цифрового вычислительного блока 17, блока

16 цифровой индикации, блока 23 управления коммутацией и распределителя 25 импульсов. Выходы последнего соединены с первыми входами блока 24 начальной установки и эле- . мента И 32 соответственно. Первый выход блока 24 начальной установки соединен с объединенными первыми входами триггеров 26 и 27 и счетчика

31 импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора 20. Второй выход блока 24 начальной установки соединен с первым входом элемента ИЛИ 28, второй вход которого и второй вход (С-вход) первого триггера 26 соединены с соответствующими выходами блока 23 управления коммутацией. Выход элемента

ИЛИ 28 соединен с вторым (C-входом) второго триггера 27. Первые (инверсные) выходы триггеров 26 и 27 соединены с соответствующими третьими входами (Р†входа) упомянутых триггеров. Вторые (прямые) выходы первого

26 и второго 27 триггеров соединены с входами управления соответствующих переключателей 14 и 15 полярности.

Выход цифрового компаратора 29 и выход генератора 30 импульсов подклю1352383

4 чены к второму и третьему входам элемента И 32, выход которого соединен с вторым входом счетчика 31 импульсов.

Блок 24 начальной установки (фиг.2) содержит генератор 33 тактовых импульсов, блок 34 памяти, цифровой компаратор 35, счетчик 36 тактовых импульсов, дешифратор 37, формирователь 38 импульсов, элементы И

39 и И-HE 40. Выход генератора.33 тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И 39, выход которого соединен с первым входом .счетчика

36 тактовых импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора

37, последний управляет работой бло— ка 34 памяти, цифрового компаратора

35 и элемента И-НЕ 40. Первый выход дешифратора 37 соединен с объединенными первыми входами элемента И-НЕ

40 и блока 34 памяти, выход которого соединен с первым входом цифрового компаратора 35. Второй выход дешифра— тора 37 соединен с вторым входом цифрового компаратора 35, выход которого, в свою очередь, соединен с вто рым входом элемента И-НЕ 40. Второй вход счетчика 36 тактовых импульсов соединен с выходом формирователя 38 импульсов, вход последнего и второй вход элемента И 39 объединены и являются первым входом блока 24 начальной установки. Вторым входом этого блока являются объединенные второй вход блока 34 памяти и третий вход цифрового компаратора 35. Выходы формирователя 38 импульсов и элемента И-НЕ 40 являются соответственно первым и вторым выходами блока 24 начальной установки.

Блок 22 управления (фиг.3) содержит генератор 41 импульсов, элемент

И 42, элементы ИЛИ 43-47, счетчик

48 импульсов, дешифратор 49 и формирователь 50 импульсов, Генератор 48 импульсов, элемент И 42, счетчик 48 импульсов и дешифратор 49 соединены последовательно, Второй вход элемента И 42 и вход формирователя 50 импульсов объединены и являются входом пуска (синхронизации) блока 22. Выход формирователя 50 импульсов соединен с первым входом пятого элемента

ИЛИ 47, второй вход которого соединен с выходом шестого разряда дешифратора 49, а выход — с вторым входом (R-входом) счетчика 48 импульсов.

Первый и второй выходы дешифратора

49 соединены с входами первого элемента ИЛИ 43, третий и четвертый выходы дешифратора 49 соединены с входами второго элемента ИЛИ 44. Выходы первого 43 и второго 44 элементов

ИЛИ соединены с входами третьего элемента ИЛИ 45. Выход второго элемента ИЛИ 44 и выход пятого разряда дешифратора 49 соединены с входами четвертого элемента ИЛИ 46. Выходы первого — четвертого элементов ИЛИ

43 — 46 являются выходами блока 22 управления, выход генератора 41 импульсов соединен с входом запрета дешифратора 49.

Блок 23 управления коммутацией (фиг.4) содержит последовательно соединенные первый 51 формирователь импульсов, триггер 52 и второй 53 формирователь импульсов. Вход первого

51 формирователя импульсов является входом блока 23. Выходы первого 51 и второго 53 формирователей импульсов являются выходами блока 23 управления коммутацией.

Пикл работы устройства (фиг.5) состоит из пяти тактов.

Первый и второй такты подготовительные. Во время первого такта по команде Пуск, поступающей на вход запуска (синхронизации) блока 22 управления (на второй вход первого элемента И 42 и формирователя 50 импульсов с выхода внешнего устройства не показано), в исходное (нулевое)1 состояние устанавливаются счетчик

48 импульсов и дешифратор 49. При этом разрешается подсчет импульсов, поступающих на первый (счетный) вход счетчика 48 импульсов с выхода генератора 41 импульсов через открытый элемент И 42. В этом такте рабо— ты сигналы с уровнем логической единицы на выходах первого 43 и третьего 45 элементов ИЛИ разрешают работу распределителя 25 импульсов и AIIII

12, но запрещают перезапись информации в блок 16 цифровой индикации.

Сигналы с уровнем логическбго нуля на выходах второго 44 и четвертого

46 элементов ИЛИ запрещают работу блока 23 управления коммутацией и цифрового вычислительного блока 17.

Кроме того, на первом выходе распре-. делителя 25 импульсов появляется сигнал с уровнем логической единицы, поступающий на первый вход блока 24

52383

МДС, создаваемых

13 начальной установки (на второй вход элемента И 39 и вход формирователя

38 импульсов). В результате на первом выходе блока 24 (на выходе формирователя 38 импульсов) появляется импульс с уровнем логической единицы, устанавливающий в исходное нулевое состояние первый 26 и второй 27 триггеры, счетчик 31 импульсов и счетчик 36 тактовых импульсов, а элемент И 39 открывается, разрешая про--. хождение импульсов с выхода генератора 33 тактовых импульсов на первый (счетный) вход счетчика 36 тактовых импульсов.

Исходному нулевому состоянию триггеров 26 и 27 соответствуют положения контактов переключателей 14 и 15, изображенные на фиг.1. Исходному нулевому состоянию счетчика 31 импульсов соответствует подключение выхода коммутатора 20 к тому из своих входов, который соединен с резистором из блока 21 резисторов с максимальной величиной сопротивления.

Ток возбуждения с основного выхода. задающего генератора 10 подают на обмотки 4 и 5 возбуждения магнитно модуляционного преобразователя 1, причем такой величины, чтобы дважды за период насытить его магнитопроводы 2 и 3. Постоянное магнитное поле, создаваемое обмотками 6, 7 и 8 преобразуют в ЭДС четных гармоник индикаторной обмотки 9. Посредством селективного фазочувствительного усилителя-преобразователя 11, содержащего селективный усилитель постоянного тока, настроенный на удвоенную частоту задающего генератора 10, фазовый детектор, управляемый сигналом с дополнительного выхода задающего генератора 10, а также усилитель постоянного тока, указанную ЭДС преобразуют в постоянное напряжения.- Напряжение с его выхода поступает на вход АЦП

12, на выходе которого получают цифровой код, пропорциональный сумме магнитодвижущих сил (МДС) обмоток

6 и 7. Этот код поступает на вход блока 13 обратной связи, который преобразует его в пропорциональный ток в обмотке 8 обратной связи.

Таким образом, в первом подготовительном такте работы устройства осуществляется установка контактов второго переключателя 15 полярности в положение, которому соответствует

55 совпадение знаков обмотками 6 и 7.

В конце первого такта работы сигнал на первом выходе распределителя

25 импульсов приобретает значение уровня логического нуля.

Во время второго такта работы устройства состояние выходов блока

22 управления не изменяется.

В начале второго подготовительного такта работы на втором выходе распределителя 25 импульсов появляется уровень логической единицы, который поступает на первый вход элемента

И 32 и подготавливает его к работе.

Так как во время второго такта на вход цифрового компаратора 29 с выхода АЦП 12 поступает код N„, а значение тока Х выбрано минимальным, то и значение кода N„ меньше уставки срабатывания цифрового компаратора

29. Поэтому уровень логической единицы на выходе компаратора сохраняет" ся, а на второй (счетный) вход счетчика 31 импульсов проходит один импульс с выхода генератора 30 импульсов. Этот импульс изменяет состояние счетчика 31 импульсов на единицу, что вызывает подключение коммутатором

20 своего выхода к второму выходу блока 21 резисторов, которому соответствует второе (меньшее) значение сопротивления К д1. Значение тока I, возрастает. Увеличивается, следовательно, и значение кода N„.

Если новое значение кода N no1 прежнему меньше уставки срабатывания цифрового компаратора- 29, то на второй (счетный) вход счетчика 31 импульсов поступает еще один импульс с выхода генератора 30 импульсов, изменяющий на единицу состояние этого счетчика и вызывающий подключение коммутатором 20 третьего резистора из блока 21 резисторов, величина сопротивления которого меньше величины второго резистора.

В соответствии с этим возрастает значение кода N . Если же новое зна1 чение кода превышает уставку порога срабатывания цифрового компаратора

29 то на его выходе устанавливается уровень логического нуля, который запрещает прохождение импульса на второй вход счетчика 31 импульсов.

Таким образом, в конце второго такта работы чувствительность устройства равна заданной.

45

Формула изобретения

1.Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитомодуляционный преобразователь, выполненный на двух магнитопроводах с обмот7 ! 3523

В конце второго такта на втором выходе распределителя 25 импульсов устанавливается уровень логического нуля, запрещающий работу элемента

И 32, и, следовательно, задание нового значения тока I

Во время третьего такта работы на выходе третьего разряда дешифратора 49 блока 22 управления появляется уровень логической единицы. В результате на выходах второго — четвертого 44-46 элементов ИЛИ появля— ются сигналы с уровнем логической единицы. Появление этих сигналов

15 приводит к тому, что сигнал с уровнем логической единицы на выходе четвертого элемента ИЛИ 46 разрешает запись кода N, в цифровой вычислительный блок 17, сигналы с аналогичными уровнями разрешают работу блока 23 управления коммутацией и АЦП 12.

На этом третий такт работы заканчивается.

В четвертом такте работы выход- 25 ные сигналы блока 22 управления устанавливаются в состояние, которое соответствует третьему такту. Появление сигнала логической единицы на выходе четвертого элемента ИЛИ 46 разрешает запись кода, полученного в третьем такте, в память цифрового вычислительного блока 17. Кроме того, на выходах блока 23 управления коммутацией (фиг.б) появляются импульсы с уровнем логической единицы, которые изменяют состояния триггеров 26 и 27 на противоположные.

В соответствии с этим на выходе

АЦП 12 появляется код Н

В пятом такте (см. фиг.5) производят только обработку результатов предыдущих тактов по формуле (счетчик 48 импульсов установлен в нулевое состояние импульсом с выхода пятого элемента ИЛИ 47) я1 — N

1

N, — N

1 3 где N — код на выходе АЦП 12.

На этом измерение заканчивается, и может начаться новый цикл измерений.

83 8 ками возбуждения, первой измерительной, индикаторной и обратной связи, причем индикаторная обмотка своими выводами соединена с двумя входами селективного фазочувствительного усилителя-преобразователя, выход кото— рого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с входом блока обратной связи, выходы которого соединены с входами обмотки обратной связи, задающий генератор двумя выходами соединен с обмотками возбуждения, включенными последовательно, дополнительный выход задающего генератора соединен с управляющим входом селективного фазочувствительного усилителя-преобразователя,с вторым выходом аналого-.цифрового преобразователя последовательно соединены цифровой вычислительный блок и блок цифровой индикации, выходы источников образцового и измеряемого напряжений соединены с входными клеммами соответственно первого и второго переключателей полярности, первый выход первого переключателя полярности через. последовательно соединенные первую измерительную обмотку и коммутатор соединен с входами блока резисторов, выходы блока управления соединены с управляющими входами аналогоцифрового преобразователя, цифрового вычислительного блока, блока цифровой индикации и блока управления коммутацией, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия устройства, в него дополнительно введены вторая измерительная обмотка, подключенная к выходным клеммам второго переключателя полярности, блок начальной установки, распределитель импульсов, два триггера, элемент ИЛИ, цифровой компаратор, генератор импульсов, счетчик импульсов и элемент И, причем выход блока резисторов соединен с вторым выходом первого переключателя полярности, четвертый выход блока управления соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами блока начальной установки и элемента И, первый выход блока начальной установки соединен.с объединенными первыми о входами двух триггеров и счетчика импульсов, выходы которого соединены с

l352383

25 управляющими входами коммутатора, второй выход блока начальной установки соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выходы блока управления коммута5 циейо соединены с вторыми входами элемента И и первого триггера, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго триггера, третьи входы каждого триггера соединены 10 соответственно с первыми выходами этих же триггеров, вторые выходы первого и второго триггеров соединены с входами управления первого и второго переключателей полярности соот- 15 ветственно, второй вход блока на-.. чальной установки соединен с входом цифрового компаратора и с вторым выходом аналого †цифрово преобразователя, выходы цифрового компаратора 20 и генератора импульсов соединены с вторым и третьим входами элемента И соответственно, выход его соединен с вторым входом счетчика импульсов.

2.Устройство по и.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок начальной установки содержит генератор тактовых импульсов, блок памяти, цифровой компаратор, счетчик тактовых импульсов, дешифратор, формирователь 30 импульсов, элементы И и И-НЕ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента

И, выход которого соединен с первым входом счетчика тактовых импульсов, выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход дешифратора соединен с первыми входами элемента

И-HE и блока памяти, выход последнего соединен с первым входом цифрово- 40 го компаратора, второй выход дешифратора соединен с вторым входом цифрового компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход формирователя импульсов соеди- 45 нен с вторым входом счетчика тактовых импульсов, объединенные второй вход элемента И и вход формирователя импульсов и объединенные второй вход блока памяти и третий вход цифрового компаратора являются соответственно первым и вторым входами блока начальной установки, а выходы формирователя импульсов и элемент И-НŠ— соответственно первым и вторым выходами этого блока.

З.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные генератор импульсов, элемент

И, счетчик импульсов и дешифратор, пять элементов ИЛИ и формирователь импульсов, причем второй вход элемента И и вход формирователя импульсов объединены и являются входами пуска (синхронизации) блока управления, выход формирователя импульсов соединен с первым входом пятого элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом шестого разряда дешифратора, а выход — с вторым входом счетчика импульсов, первый и второй выходы дешиФратора соединены с входами первого элемента ИЛИ, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с входами второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов

ИЛИ соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ и пятый выход дешифратора соединены с входами четвертого элемента ИЛИ, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ являются выходами блока управления, выход генератора импульсов соединен с входом запрета дешифратора.

4.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления коммутацией содержит последовательно соединенные первый формирователь импульсов, триггер и второй формирователь импульсов, вход первого формирователя импульсов является входом блока управления коммутацией, а выходы формирователей импульсов являются выходами указанного блока.

1352383

1352383

Рую

1б + Цстроо"сгп8о /с -ам gunne (+ фуц д фиг 5

Составитель В.Смирнов

Техред A.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор Л.Веселовская

Заказ 5561/43 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4