Устройство для определения коэффициента мощности
Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается тем, что в устройство введены нуль-орган 4, генератор 6 опорной частоты, ключ 7, счетчик 8, схема 9 сравнения кодов, регистр 10 сдвига и вычислительный блок 11. Принцип работы устройства основан на определении коэффициента мощности по трем равноотстоящим дискретно-квантованным значениям напряжения, первое из которых взято в момент перехода сигнала тока через нуль. Устройство также содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 5 управления, входные шины напряжения 2 и тока 3, шину 15 "Пуск". 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК щ)5 G О! R 21/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ П<НТ СССР
1 (21) 460!538/24-21 (22) 01.11.88 (46) 15.10.90. Бюл. В 38 (71) Куйбьппевский политехнический институт им. В.В. Куйбьппева (72) В.С. Мелентьев (53) 621.317.37(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 112889, кл. G О! R 21/06, 1984.
Авторское свидетельство СССР
Р 951165, кл. G 01 R 21/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЦНОСТИ (57) Изобретение относится tc электро- измерительной технике. Цель изобрете-.
„„SU„„1599791 А 1
2 ния — повьппение быстродействия - достигается тем, что в устройство введены нуль-орган 4, генератор 6 опорной частоты, ключ 7, счетчик 8, схема 9 сравнения кодов, регистр 10 сдвига и вычислительный блок 11. Принцип работы устройства основан на определении коэффициента мощности по трем равноотстоящим дискретно-квантованным значениям напряжения, первое иэ которых взято в момент перехода сигнала тока через нуль. Устройство также содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 5 управления, входные .шины напряжения 2 и тока 3, шину 15
"Пуск". 5 ил.
1599791
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента мощности в широком диапазоне частот.
Цель изобретения — повышение быстродействия.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — вариант схемы блока управления; на фиг.3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.5 — блок-схема алгоритма работы вйчислительного блока. 15
Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, шину 2 первого входного сигнала, шину 3, второго входного сигнала, нуль-орган 4, щ блок 5 управления, генератор б.опорной частоты, ключ 7; счетчик 8, схему 9 сравнения кодов, регистр 10 сдвига и вычислительный блок 11, Вхоц
АЦП 1 соединен с шиной 2 первого вход-!5 ного сигнала, а запускающий вход соединен с первым выходом 12 блока 5 управления, шина 3 второго входного сигнала связана с входом нуль-органа 4, выход которого подсоединен к первому 10 входу блока 5 управления, второй выход 13 которого соединен с управляющим входом ключа 7, вход которого подключен к выходу генератора 6 опорной частоты, а выход соединен сс счет- 35 ным входом счетчика 8, выходы разрядов которого подсоединены к первым информационным входам схемы 9 сравнения кодов, вторые информационные входы которой соединены с выходами 40 разрядов регистра 10 сдвига, управляющий вход которого связан с выходом схемы 9 сравнения кодов и вторым входом блока 5 управления, третий выход 14 которого соединен с управ- 45 ляющим входом вычислительного блока 11, информационные входы которого подсоединены к выходам разрядов АЦП 1, шина 15 "Пуск" устройства соединена с третьим входом блока 5 управле- 50 ния, входом установки нуля счетчи- . ка 8, входом предварительной установки регистра 10 сдвига и входом начальной установки вычислительного блока 11, 55
I, Блок 5 управления содержит
RS-триггер 16, одновибраторы 17 и 18 и схему ИЛИ 19.
Устройство для определения коэффициента мощности работает следующим образом.
После подачи импульса на шину 15
"Пуск" (фиг.Зб) устройства счетчик 8 обнуляется, вычислительный блок 11 переходит к началу выполнения программы, в регистр 10 сдвига записывается код N<. На выходе триггера 16 устанавливается сигнал "0",который, проходя через выход 13 блока 5, размыкает ключ 7.
В момент t перехода сигнала тока
i I singt через куль (фиг.3a) из отрицательной полуволны в положительную (r..„ 0) срабатывает нуль-орган 4 (фиг.Зв). Сигнал с нуль-органа 4 поступает на вход одновибратора 17, на выходе которого формируется положительный импульс. Этот импульс, проходя через схему ИЛИ 19 и выход 12 (фиr.3e) блока 5 управления, запускает АЦП 1, на входе которого в это время величина напряжения U< =U sing.
На выходе одновибратора 18 (фиг.Зж) формируется сигнал запроса на ввод, который поступает через выход 14 бло" ка 5 управления на управляющий вход вычислительного блока 11.
Одновременно импульс с одновибратора .17 поступает на S-вход триггера 16, устанавливая на его выходе сигнал "1". Сигнал с выхода триггера 16 через выход 13 (фиг.Зг) блока 5 управления поступает на управляющий вход ключа 7. Ключ 7 замыкается, и импульсы с генератора 6 опорной частоты начинают поступать на счетный вход счетчика 8.
Код М,. с выхода АЦП 1, пропорциональный напряжению U, записывается в вычислительный блок 11.
B момент t, когда код на выходе счетчика 8 прйнимает значение N на выходе схемы 9 сравнения появляется положительный импульс (фиг.Зд), так как на вторые информационные входы схемы 9 сравнения кодов с выходов регистра 10 сдвига подан код N . Этот импульс поступает в блок 5 управления и, проходя через схему ИЛИ 19 и выход 1.2, запускает АЦП 1, на входе которого в это время величина напряжения равна U -U sin(q+Zgt), где
5tt -t На выходе одновибратора 18 формируется импульс запроса на ввод, который поступает через выход 14 бло159979 ка 5 управления на управляющий вход вычислительного блока 11.
Одновременно по отрицательному фронту импульса с выхода схемь1 9 срав"
Йения кодов .производится сдвиг влево регистра 10 сдвига. На выходах регистра 10 устанавливается код 2Ng, Код N с выхода АЦП 1, пропорциональный напряжению U записывается в вЫчислительный блок 11.
В момент и 9 когда код на выходе счетчика 8 прйнимает значение 2N 9 на выходе схемы 9 сравнения кодов появляется положительный импульс, так как на вторые информационные входы схемы 9 сравнения кодов с выходов регистра 10 сдвига подан код 2N, Этот импульс поступает в блок 5 управления и, проходя через схему 20
ИЛИ 19 и выход 12, запускает АЦП 1, на
2К(U -К, U(U -K(U) 2U„sin (cp+Qdt) Ub,sin(+2udt) sin Б sin вых
2к,0 K U -K,U, U> 2U sin(Ip+ggt) U sin ((p+Qdt)-у зЫ((р+2цде) sing
2sin (+Gldt)-sin (p+2ggt} sinV-sin (p
2s in (Ef+63d t)
Так как вхи (1I+Q)t) 2 (1-cos(2tp+211gt)) то
2sin(g Sb1 X9 sin((f+29dt). sin!/=, (cos2altt-cos(2q+2S1ht)J; 1 г ния (1) обращается 2 sin ((f +Q4t) Так как 1-cos2Q< t 2sin 63Дt9 со8((-cos (3p+263ht) 2вдп(2$+Qdt) sinadt 9 то выражение преобразуется к виду SbIX вэ .пцдй (зл.пЯд с+зз п(2(р+()ЬС)3 2sin((p+(ad t) зз ngdt sin((** — (1-соз2()9 2 1 то выражение (1) принимает вид — (1-cos2Qttscos2l(-cos(2tIs2g)t)j 2 вых Так как sinQdt+sin(2Ip+Qdt) 2sin(q+(Ddt) cos1p, 1 6 входе которого в ro время вел (% на напряжения U =U sin(((+203>t}. На 0) выходе одновибратора 18 формируется импульс запроса на ввод, который поступает через вход 14 блока 5 управ" ления на управляющий вход вычислительного блока 11, Одновременно по отрицательному фронту импульса с выхода схемы 9 сравнения кодов производится сдвиг влево регистра 10 сдвига. На выходах регистра 10 устанавливается код 4N . Код N> с выхода АЦП 1, пропорциональный напряжению U записывается B вычислительный 6JIGK 1 1 В вычислительном блоке II выполня ются вычисления согласно выражению: г г 2Н -N(N> (1) Sb(X 2N2 Ыг NI, Ns т.е. выходной код пропорционален ко" эффицненту мощности Сомножитель в знамен тел. выраже" н нуль, если cos2Qdt=l чего не мо40 жет быть, так как 2Q)tk0. Знаменатель выражения (1} может обратиться в нуль, если U<=-U sin (у+ЯД )-0. 45 Для того, чтобы устранить воз" можность деления на нуль в вычислительном блоке 11 производится анализ кода Н,пропорционального напряжению U и если U 09 то интервал врег мени ht увеличивается в 2 раза, т.е. В этом случае процесс измерения продолжается после момента t>, В момент t4 (фиг.4}, когда код на 55 выходах счетчика 8 принимает значение 4Nq9 на выходе схемы 9 сравнения кодов появляется положительный импульс, так как на вторые информационные входы схемы 9 сравнения кодов с 1 159979! 1 "имп.1+ " II n,г- в ц 5 выходов регистра 10 сдвига под«н код 4N . Этот импульс поступает в блок 5 управления и, проходя через схему HJIH 19 и выход 12, запускает АЦП 1, на выходе которого в это время величина напряжения равна U,-У„з1п(« +4У!1С) =!! sin(q+2u!! t ) . На выходе одновибратора 18 формирует- !ð ся сигнал запроса на ввод, который поступает через выход 14 блока 5 управления на управляющий вход вычис лительного блока 11. Код N< с выхода АЦП 1, пропорциональный напряжению U< записывается в вычислительный блок 11. В вычислительном блоке 11 выполняются вычисления (фиг,5) согласно выражению: 20 20 -И И4 Я1 =сов ! вы« 2N, NВ НI N1 Выходной код N,„ пропорционален коэффициенту мощности. Длительность импульса, формируемо" ro одновибратором !7 выбирается из словия 11 А!«Р имп !1 в Гдс Ь t дцр время аналого-цифрового преобразова«п«я сигнала АЦП 1. В качестве АЦП 1 может быть использован параллельный аналого-цифровой преобразователь с выходным регистром . памяти. Длительность импульса 6!,1 р, формируемого одновибратором 18 выбирается достаточной для выполнения опроса состояния выхода 14 блока 5 управления вычислительным блоком 11, 40 но при выполнении условия: Формула изобретения Устройство для определения коэффициента мощности, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с шиной первого входного сигнала, а запускающий вход соединен с первым выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены нуль-орган, генератор опорной частоты, ключ, счетчик, схема сравнения кодов, регистр сдвига и вычислительный блок, причем шина второго входного сигнала соединена с входом нуль-органа, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, г а выход - со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединены с первыми информационными входами схемы сравнения кодов, вторые информационные входы которой соединены с выходами разрядов регистра сдвига, управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения кодов и вторым входом блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом вычислительного блока, информационные входы которого соединены с выходами разрядов аналогоII И цифрового преобразователя, шина Пуск устройства соединена с третьим входом блока управления, входом установки пуля счетчика, входом предварительной установки регистра сдвига и входом начальной установки вычислительного блока. 599791 1599791 Составитель С. Хромов Редактор Л. Пчолинская Техред N.Õîäàíè÷ Корректор О. липпе Заказ 3140 Тираж 547 Подписное ВИИИПИ Государстнсинот о к пс тета ио изобретениям и Открытиям при ГКНТ СССР 113035, 11»скв;1 Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ПроизвопственHo èздате Iьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
