Преобразователь активной мощности в цифровой код

 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и предназначено для преобразования активной мощности в цифровой код. Преобразователь позволяет повысить точность преобразования активной мощности за счет сведения до величины второго порядка малости аддитивной систематической погрешности преобразования опорного сигнала благодаря преобразованию знакопеременного опорного сигнала в одних и тех же периодах с входными сигналами, что, в свою очередь, приводит к упрощению преобразователя. Для этого в преобразователь введены источник 4 отрицательного опорного напряжения , коммутаторы 7 и 8, обеспечивающие последовательное подключение к умножителю 9 промежуточных результатов преобразования , и делитель 17 частоты, определяющий программу работы преобразователя . 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1>s Н 03 M 1/00, G 01 R 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689313/24 (22) 05.05.89 (46) 07.05.91, Бюл. М 17 (71) Специальное конструкторское бюро

"Электротермометрия" Луцкого производственного объединения "Электротермометрия" (72) М.Г.Рылик, О.M.Äîðoíèíà и Г.Н.Лавров (53) 681,325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 845109, G 01 R 21/06, 1981, Авторское свидетельство СССР

hh 1366960, кл. G 01 R 21/06, 1986, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ

МОЩНОСТИ В ЦИФРОВОЙ КОД (57) Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и предназначено для преобразования активной мощности в цифровой код. Преобразователь позволяет повысить точность преобразования активной мощности эа счет сведения до величины второго порядка малости аддитивной систематической погрешности преобразования опорного сигнала благодаря преобразованию знакопеременного опорного сигнала в одних и тех же периодах с входными сигналами, что, в свою очередь, приводит K упрощению преобразователя.

Для этого в преобразователь введены источник 4 отрицательного опорного напряжения, коммутаторы 7 и 8, обеспечивающие последовательное подключение к умножителю 9 промежуточных результатов преобразования, и делитель 17 частоты, определяющий программу работы преобразователя. 2 ил.

1647893

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике .и предназначено. для преобразования активной мощ-. ности (энергии) в цифровой код.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти и упрощение преобразователя.

На фиг; 1 представлена схема преобразователя активной мощности в цифровой код, на фиг. 2 — временные диаграммы его работы. 10

Преобразователь активной мощности в цифровой код содержит образцовый токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе 1, фиксатор 2 уровня, источники

3 и 4 опорного напряжения, аналоговый 15 коммутатор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, коммутаторы 7 и 8, умножитель

9, сумматор 10, регистры 11 — 13, постоянное запоминающее устройство 14, формирователь 15 импульсов, генератор 16 опорной 20 частоты, делитель 17 частоты импульсов и формирователь 18 управляющих сигналов, Аналого-цифровой преобразователь 6 построен на основе микросхемы К 1107

ПВ2, включенной в режим выдачи дополни- 25 тельного кода.

Формирователь 15 импульсов построен, как триггер Шмитта; с выходом, подключенным к С-входу 0"триггера, О-вход которого соединен с шиной питания, а пря- 30 мой выход и R"âõoä — соответственно с 0входом и инверсным выходом второго триггера, С- и R-входы которого подключены к входу синхронизации формирователя, импульсов, а инверсный выход является вы- 35 ходом формирователя. Формирователь 18 управляющих сигналов представляет собой постоянное запоминающее устройство на основе микросхемы К155РЕЗ, включенной в режим разрешения считывания, куда пред- 40 варительно записывается информация в соответствии с временными диаграммами на фиг. 2 с подключенной к выходу дифцепью, Преобразователь активной мощности в цифровой код работает следующим обра- 45 эом;

Формирователь 15 импульсов выделяет периоды Тх колебаний входного тока l(t), определяющие интервалы преобразования 50 мощности, и в начале каждого текущего периода формирует импульс (фиг. 2б), синхронизированный с текущим импульсом с первого выхода делителя 17 (фиг. 2в). Делитель 17 осуществляет деление опорной час- 55 тоты следования импульсов с выхода генератора 16 (фиг. 2а) последовательно на

3 (фиг. 2в, г) и на 2 (фиг, 2д) и вместе с генератором 16 опорной частоты управляет работой формирователя 18, на выходах которого формируются сигналы соответственно: управления аналоговым коммутатором 5 (фиг. 2е, ж), управления фиксатором 2 уровня и записи в регистр 11 (фиг. 2э), записи в регистры ilepBoco и второго множителей умножителя 9 (соответственно фиг. 2и, к), записи в регистр 12 (фиг, 2л) и разрешения считывания с регистра 11 (фиг. 2м). Сигналом разрешения считывания с регистра 12 является сигнал с первого выхода делителя

17 (фиг. 2в). Сигнал сброса регистров 11 и 12 и записи в регистр 13 снимается с выхода формирователя, 15 (фиг. 2б), а тактовой последовательностью для аналого-цифрового преобразователя 6 является последовательность импульсов с выхода генератора 16 (фиг. 2а).

В течение каждого текущего периода входных сигналов при состоянии "000" делителя 17 (фи . 2в, r, д) аналоговый коммутатор 5 пропускает на вход аналогоцифрового преобразователя 6 падение напряжения R i(t) на колиброванном резисторе 1 (фиг, 2е, ж). По положительному фронту очередного импульса с выхода генератора 1б значение R i„падения напряжения на резисторе 1 выбирается и фиксируется аналого-цифровым преобразователем б (фиг. 2а), В это же время фиксатором 2 уровня осуществляется выборка и фиксация значения 0> входного напряжения (фиг. 2э). С приходом отрицательного фронта очередного импульса с выхода генератора 16 осуществляется кодирование значения R im (фиг. 2а).

При состоянии "100" делителя 1? (фиг. 2в, г,д) аналоговый коммутатор 5 пропускает на вход аналого-цифрового преобразователя б значение Um напряжения с выхода фиксатора 2 уровня (фиг. 2е, ж). По положительному фронту очередного импульса с выхода генератора 16 значение Um выбирается и фиксируется аналого-цифровым преобразователем 6, а результат Й,„ кодирования R . im переносится в его выходной буферный регистр. По отрицательному фронту очередного импульса с выхода генератора 16 (фиг. 2а) осуществляется кодирование Um, а код 1ч записывается в регистр первого множителя умножителя 9 (фиг. 2и).

При состоянии "010" делителя 17 (фиг, 2в, г. д) аналоговый коммутатор 5 пропускает на вход аналого-цифрового преобразователя б опорное напряжение Vo c выхода источника 3 (фиг, 2е, ж). По положительному фронту очередного импульса с выхода генератора 16 V< фиксируется

3Hanoro-цифровым преобразователеи 6. а результат й,„, кодирования Um переносится

1647893 в его выходной регистр и оттуда в регистр второго множителя умножителя 9 (фиг, 2к), где производится перемножение Nim и Nu . после чего сумматором 10 результат перемножения прибавляется к

m — 1 сумме, Ni„Nu, произведений резульк=1 татов преобразования !(с) и U(t) за (m — 1) предыдущие точки их дискретизации с выхода регистра 11 (фиг. 2м), При состоянии "001" делителя 17 (фиг.

2в, r, д) аналоговый коммутатор 5 вновь пропускает на вход аналого-цифрового преобразователя 6 падение R . i(t) напряжения на резисторе 1 (фиг. 2е, ж), значение R 4+1 которого по приходе положительного фронта импульса с выхода генератора 16 (фиг. 2а) фиксируется аналого-цифровым преобразователем 8. В этот же момент времени результат й„, кодирования V< записывается в выходной буферный регистр преобразователя 6, а оттуда — в регистры множителей умножителя 9 (фиг, 2и, к), а результат суммиm — 1 рОВаНИя (Nlm Nu + g Nl< . Nuq ) С ВЫк =1 хода сумматора 10 переносится в регистр

1 1 (фи г. 2 3).

Умножитель 9 производит перемножение Nu,„и Nu . Результат перемножения прибавляется сумматором 10 к сумm — 1 ме ) Ku 0ок с выхода регистра 12

2 . 2 к — 1 (фиг. 2в); после чего с приходом положительного импульса с выхода генератора 16 при состоянии "101" делителя 17 результат суммирования заносится в регистр 12 (фиг. 2а, в, г, д, л), В остальном работа предлагаемого преобразователя при состояниях делителя 17 "101 и л011" повторяет его работу при состояниях делителя 17 "100л и

"010" эа исключением того, что при состоянии "011" аналоговый коммутатор 5 пропускает на вход аналого-цифрового преобразователя 6 опорное напряжение (-\4) с выхода источника 4 (фиг. 2е, ж). При появлении импульса на выходе формирователя 15, указывающего на окончание очередного периода колебаний входных сигналов (фиг. 2б) в регистре 11 хранится сумма N«N;„ïðîèýâåäåíèé мгног=1 венных значений U(t) и i(t) за N точек их дискретизации за прошедший период, а в сумматоре 10 осуществляется

n — 1 суммирование N, ñ М„,, Резуль2 2 к =1 тат Z йчок суммирования является ад2 к =1 ресным кодом для постоянного запоминающего устройства 14, где по соответствующему адресу записан соответствующий код коэффициента кори рекции Ккор Коды, ) . Niz Nuv, и Ккор к =1 заносятся в регистры множителей умножителя 9 (фиг. 2и, к), где перемножаются, после чего по положительному фронту импульса на выходе формирователя 15 результат перемножения, прямо пропорциональный активной мощности, заносится в регистр 13. 8 это же время регистры 11 и 12 сбрасываются в "0", и работа предлагаемого преобразователя продолжается по следующему периоду Т», С учетом систематических погрешностей аналоговых узлов предлагаемого преобразователя (случайные погрешности не рассматриваются, так как они усредняются до величин второго и более порядка малости

25 за счет большого числа дискретизаций входных сигналов) Nim и й„п, могут быть представлены следующим образом:

Nlm = (R im + El ) (Кацп + Л Кацп ) °

Num = (Um + Л Eu ) (Кацп + А Кацп ) где дЛ 1 — суммарная погрешность от смещения нуля узлов 1, 5, 6;

Ag суммарная аддитивная погрешность узлов 2, 5, 6;

Кацп — расчетное значение коэффициента преобразования преобразователя 6;

Л Кацп — отклонение реального коэффициента от этого значения.

Тогда

+tK N к = (Кала . - I KBIIII ) к =1

Й Лк О + ла (Как + К )» к =1

>< к, Rt t

+ n 4 <) Лец (Кацп + Л Кацп )

А с учетом того, что при большом значении N для периодических входных сигналов, например, промышленной сети

i (t ) = Im sin (вт+ (р);0 (t )= Um sin cut; п 0 тх и, ). R <, - / Ri(t)dt 0;, ). U„

Т вЂ” 1

1647893

10

30

40

55 а произведение. Л E) Л е„является величиной второго порядка малости по сравнению с произведением R 1» U», и

Н!к Nu» = (Кацп + . Кацп ) к =1 и

R 1» U» к =1 и 2

В то же время Nv может быть к=1 представлена следующим образом:

Мчок = (Чо + ЕЧо ) Х

2 U г к — 1

Х(Кацп+ЛКацп) + — (Чо+Л EVO ) Х

U 2

Х (Кзцп + Л Кацп ) = (Кацп + Л Кацп ) Х

Х П (14 + Л Еч, ) = (К.ц. + Л К.„„) n V,, г де Л Ev — суммарная погрешность от смещения нуля узлов 3 — 6;

Ь Ev — величина второго порядка малости по сравнению с Vo .

При этом коэффициент коррекции К«р определяется .2 . 2 2

Кацп о Кацп

Ккор

N2 0 (Кацп+ЛКацп) ок к =1

При этом при большом числе и и

Кацп

Ккор= Ni» Nu»= R Х к — 1. " тх тх

X / i(t)U(r)dt.

Формула изобретения

Преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий аналоговый коммутатор, первый информационный вход которого является шиной входного тока, объединен с первый входом формирователя импульсов и через образцовый токааграничивающий элемент, выполненный в виде резистора, подключен к общей шине, второй информационный вход соединен с выходом фиксатора уровня,.третий информационный вход соединен с выходом первого источника опорного напряжения, а выход подключен к информационному входу аналога-цифровага преобразователя, умножитель, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами первого регистра и первыми входами сумматора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами второго регистра, а выходы подключены к соответствующим информационным входам второго и третьего регистров; формирователь управляющих импульсов, первый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выходы подключены соответственно к управляющему входу фиксатора уровня, к первому и второму управляющим входам аналогового коммутатора, входам записи второго и третьего регистров и входам записи умножителя и входу разрешения второго регистра, а информационный вход фиксатора уровня является шиной входного напряжения, постоянное запоминающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения преобразователя, в него введены первый и второй коммутаторы, делитель частоты импульсов и второй источник опорного напряжения, выход которого соединен с четвертым информационным входом аналогового коммутатора, а выходы аналого+циф-. равога преобразователя подключены к соответствующим первым информационным входам первого и второго коммутаторов, вторые информационные входы которых соединены соответственно с объединенными выходами второго и третьего регистров и выходами постоянного запоминающего устройства, управляющие входы первого и второго коммутаторов объединены с входом записи первого регистра входом сброса второго и третьего регистров и подключены к выходу формирователя импульсов, а выходы первого и второго коммутаторов соединены с соответствующими первыми и вторыми информационными входами умнажителя, выходы сумматора подключены к соответствующим входам постоянного запоминающего устройства, а выход генератора опорной частоты подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя и входу делителя частоты импульсов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертыми входами формирователя управляюих импульсов, второй вход которою абьединен с входом синхронизации формирователя импульсов и входом разрешения считывания третьего регистра.

1647893

Составитель В.Махнанов

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Moðãåíòàë Корректор Т.Малец

Заказ 1414 Тираж tM Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101