Устройство для определения коэффициента мощности
Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия - достигается тем, что в устройство дополнительно введены нуль-орган 4, генератор 7 опорной частоты, ключ 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10 и вычислительный блок 11. Принцип работы устройства основан на определении двух мгновенных значений напряжения, одно из которых взято в момент перехода сигнала тока через нуль, а другое - через промежуток времени, равный интервалу времени между моментами перехода через нуль сигналов напряжения и тока. Устройство также содержит аналого-цифровой преобразователь 1, входные шины 2, 4 напряжения и тока, коммутатор 3, блок 6 управления. 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 21/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 461 7196/24-21 (22) 01. 11. 88 (46) 15.10.90. Бюл. Р 38 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева (72) В.С. Мепентьев (53) 621.317,37(088,8) (56) Авторское свидетельства СССР
У 1126889, кл. G 01 R 21/06, 1984.
Авторское свидетельство СССР
Ф 951165, кл. G 01 R 21/00, 1982..(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобрете-. ния - повышение быстродействия — дос.„„ЯЦ„„ 1599792 А 1
2 тигается тем, что в устройство дополнительно введены нуль-орган 4, генератор 7 опорной частоты, ключ 8, ре" версивный счетчик 9, дешифратор 10 и вычислительный блок 11. Принцип работы устройства основан на определении отношения двух мгновенных значений напряжения, одно из которых взято в момент перехода сигнала тока через нуль, а другое " через промежуток времени, равный интервалу времени между моментами перехода через нуль сигналов напряжения и тока. Устройство также содержит аналого-цифровой преобразователь 1, входные шины 2,4 напряжения и тока, коммутатор 3, блок 6 уп- . равления. 5 ил.
1599792
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента мощности в широком диапазоне частот.
Цель изобретения — повышение быстродействия.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; !О на фиг. 2 — схема блока управления, на фиг.3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.5 — блок-схема алгоритма работы вычислительного блока. !5
Устройство для определения коэффициента мощности содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦЛ) 1, входную шину 2 напряжения, коммутатор 3, входную шину 4 тока, нуль-ор- 20 ган 5, блок- 6 управления, генератор
7 опорной частоты, ключ 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10 и вычислительный блок 11.
Вход АЦП 1 соединен с шиной 2 пер- 25 ного входного сигнала и первым входом коммутатора 3, второй вход которого подсоединен к шине 4 второго входного сигнала, а управляющий вход — к первому выходу 12 блока 6 ЗО управления, второй выход 13 которого соединен с запускающим входом
АЦП 1, выход коммутатора 3 подключен к входу нуль-органа 5, выход которого соединен с первым входом блока 6 управления, третий выход 14 которого связан с управляющим входом ключа 8, вход которого соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, а вы-, ход — со счетным входом Реверсивного 40 счетчика 9, вход управления оежимом работы которого подключен к ..етвертому выходу 15 блока 6 управ ения, выходы разрядов подсоединены к информационным входами дешифратора 10, пятый 45 выход 16 блока 6 управления соединен с управляющим входом вычислительного блока 11, первый 17 и второй 18 выходы дешифратора соединены с вторым и третьим входами блока б управления, информационные входы блока 11 связаны с выходами разрядов АЦП 1, шина 19
"Пуск" устройства подключена к четверто- . му входу блока 6 управления, входу установки нуля реверсивного счетчика 9 и входу начальной установки вычислительного блока 11.
Блок 6 управления содержит тактируемые D-триггеры 20-23, одновибраторы 24 и 25, схемы И 26-28, схему
НЕ 29 и схему ИЛИ 30.
Устройство для определения коэффициента мощности работает следующим образом.
После подачи импульса (иг. Зб) на шину 19 "Пуск" устройства ревер" сивный счетчик 9 обнуляется, а вычислительный блок 11 переходит к началу выполнения программы. Одновременно на прямых выходах триггеров 20-23 ус" танавливаются сигналы "0" (фиг.Зг,д, е). Сигнал "0" с выхода 12 блока 6 управления, поступая на управляющий вход коммутатора 3, подключает шину 2 к нходу нуль-органа 5. Сигнал "0" с выхода 14 блока 6 управления размыкает ключ 8. Сигнал "0" с выхода 15 блока 6 упранления устанавливает реверсивный счетчик 9 в режим прямого счета.
В момент t< (фиг.За) перехода сигнала и=У э1п(яе+<Р) через нуль из отрицательной полуволны в положительную (U,=0) срабатывает нуль-орган 5 (фиг.Зн). Сигнал с нуль-органа 5 поступает на вход одновибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс. Этот импульс устанавливает на выходе триггера 23 сигнал
"1", который замыкает ключ 8, импульсы с генератора 7 опорной частоты поступают на счетный вход реверсивного счетчика 9. !
По спаду импульса с одновибрато- .. ра 24 на выходе триггера 20 устанавлинается сигнал "1", который открывает схему И 26 и, поступая с выхода 12 блока б управления на управляющий вход коммутатора 3, подключает шину 4 к входу нуль-органа 5.
В момент t перехода сигнала
i I sin@t через нуль из 1этрицательной полуволны в положительную (Х =О) срабатывает нуль-орган 5. Сигнал с нуль-органа 5 поступает на вход одновибратора 24, на выходе которого формируется положительный импульс. Этот импульс, проходя через схему И 26 и схему ИЛИ 30 на выход 13 блока 6 управления (фиг.Зи) запускает АЦП 1, на входе которого в этом время напряжение U =U sing. На выходе одновиб ратора 25 формируется сигнал запроса (фиг.Зк) на ввод, который поступает через выход 16 блока б управления на управляющий вход вычислительного бло5 15 ка 11, В реверсивном счетчике 9 в этот момент времени записан код NtgFon ,пропорциональный интервалу времени между первым и ETopblM срабатываниями нуль-органа. 5, ьМ= -t, FoÄ тота импульсов генератора 7 опорной частоты.
По спаду импульса с одновибратора 24 на выхода триггера 21 устанав-: ливается сигнал "1", который открывает схему И 27 и, поступая с выхода 15 блока 6 управления на реверсивный счетчик 9, устанавливает последний в режим обратного счета. Сигнал
"О" с,инверсного выхода триггера 21 закрывает схему И 26,.
Код N< с выхода АЦП 1, пропорциональный напряжении Uz, записывается в вычислительный блок 11.
Через интервал At=t -t = -t во т а . всех разрядах реверсивного счетчика
9 устанавливается нуль, и на выхо- . де 17 дешифратора 10 появляется импульс (фиг. Зж) . Этот импульс, проходя через схему И 27 и схему ИЛИ 30 на выход 13 блока 6 управления, эа" пускает АЦП 1, на вхоле которого в это время напряжение Б. =У sin2$, На выходе одновибратора 25 формируется импульс запроса на ввод, который поступает через выход 16 блока 6 управления на управляющий вход вычислительного блока 11.
По спаду импульса с выхода 17 дешифратора 10 на выходе триггера 23 устанавливается сигнал "0", который размыкает ключ 8.
Код М с выхода АЦП 1, пропорциональный йапряжению U> записывается в вычислительный блок 11.
На выходе вычислительного блока 11 формируется код ( т
Так как sin2q 2sing cost), то выходной код И „< пропорционален коэффициенту мощности.
99792
Выражение (1) справедливо только при 11 Б siny40. Для того, чтобы исключить возможность деления на нуль, в вычислительном блоке 11 производится анализ кода N> пропорционального напряжею 112 Е и напряже е Ца=о то это означает, что угол сдвига фаз между напряжением и током принимает одно издвух значений g, =О или (р =Т, что соответствует costP,=+1 или сов =-1, Для определения знака коэффициента мощности при U =0 производится анализ знака мгновенного значения напряжения Ь, измеряемого после перехода сигнала тока через нуль из отрицательной полуволны в положительную. Так как в это время присутствует положительная полуволна тока, то, если U4ò0, соэЦ=+1 (О), и если
U c О, cosg=-1 ((g = o ) °
В данном устройстве анализ знака
15 напряжения U осуществляется следующим о бр аз ом.
В момент времени t второго перехода сигнала тока через нуль из отрицательной полуволны в положительную срабатывает нуль-орган 5 (ф ;г.4), Сигнал с выхода нуль-органа 5 поступате на вход одновибратора 24, на вы" ходе которого формируется положительный импульс. Этот. импульс устанавливает на выходе триггера 23 сигнал
"1", который замыкает ключ 8, и импульсы с генератора 7 опорной частоты поступают на счетный вход реверсивного счетчика 9.
30 По спаду импульса с одновибратора 24 на выходе триггера 22 устанавливается сигнал "1", который открывает схему И 28.
В момент, когда код на выхоцах реверсивного счетчика 9 принимает значение N, на выходе 18 (фиг.3з) дешифратора 10 появляется импульс.
Этот импульс поступает в блок 6 управ" ления и, проходя через схему И 28
40 и схему ИЛИ 30, запускает АЦП 1, на входе которого в это время напряжение
Б — Б singlet, где 4 t
На выходе одновнбрвторв 25 Оорннруется импульс запроса на ввод, кото) 45 рый поступает через выход 16 блока 6 управления на управляющий вход вычис" лительного блока 11, !
Если напряжение U равно нулю, код N» пропорциональный значению П вводится с выхода АЦП 1 в вычислительный блок 11. В вычислительном блоке 11 производится анализ знака напряжения U c помощью кода Мз
S5 и устанавливается одно из двух зйачений выходного кода (фиг,5): Ns,„
1 ю HJIH N -l о, вьюг 10
Величина кода N выбирается из слв1 дующего условия
) 599792
0 Тмин 2 где Т „и — минимальный период входного сигнала. Длительность импульса, формируемого одновибратором 24, выбирается из условия 4 "нмп.i) bt <>z в где 4" ацп время аналого"цифрового преобразования сигнала в АЦП 1. 1О Если угол сдвига фаз между током и напряжением близок к нулю (tbP4 t„M„) то срабатывание нуль-органа 5 в момент t > перехода сигнала тока через нуПЬ из отрицательной полувол в по- 15 ло1кительную не воспринимается одновиб ра гором 24, так как одновибратор 24 формирует импульс по положительному фронту сигнала. с нуль-органа 5, В этом случае одновибратор 24 формирует 20 имлульс, соответствующий переходу сигнала Фока через нуль из отрицательной полуволны в положительную в момент f времени t Длительность импульса 4t „, формируемого одновибратором 25, выбирается достаточной для выполнения опроса состояния выхода 16 блока 6 управления вычислительным блоком 11, но при gp условии, что 4 twft Ь1 -„,, им "Г Формула изобретения Устройство дпя определения коэффи" циента мощности, содержащее аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с шиной первого входного сигнала и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с шиной второго входного сигнала, а управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с запускающим входом аналого"цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены нуль-орган, генератор, ключ, реверсивный счетчик, дешифратор и вычислительный блок, причем выход коммутатора соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с первым входом блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход — со счетным входом реверсивного счетчика, вход уп- .. равления режимом работы которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выходы разрядов соединены с информационными входами дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока управления, пятый вы ход которого соединен с управляющим входом вычислительного блока, информационные входы которого соединены с выходами разрядов аналого-цифрового преобразователя, шина "Пуск" устройства соединена с четвертым входом блока управления, входом установки нуля реверсивного счетчика и входом начальной установки вычислительного блока.! 599792 1599 792 Составитель С, Хромов Редактор Л. Пчолинская Техред M.Õîäàíè÷ Корректор О. Ципле Заказ 3140 Тираж 547 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101
