Способ измерения частоты (варианты) и устройство для его реализации (варианты)

Предлагаемая группа изобретений относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использована для измерения мгновенных и усредненных значений частоты. Особенностью предлагаемой группы изобретений является то, что время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты окончания и начала измеряемого периода или в моменты времени окончания и начала интервала усреднения содержимое счетчика таймера запоминают в регистрах путем захвата, а длительность периода измеряемой мгновенной частоты или интервала усреднения усредненной частоты определяют по разности соответствующих кодов счетчика таймера в моменты времени окончания и начала измеряемого периода или интервала усреднения. Технический результат - повышение точности измерения частоты. 8 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для измерения мгновенных и усредненных значений частоты.

Согласно известному способу определения усредненных значений частоты [1] искомая усредненная частота ƒy определяется путем подсчета числа периодов Nx на заданном интервале времени Т и вычисления частоты путем деления длительности интервала Т на подсчитанное число периодов Nx за интервал

Недостатком данного способа является низкая точность, погрешность способа равна ±0,5/Nx. Для уменьшения погрешности способа необходимо значительное увеличение интервала измерения Т. Например [1], для получения погрешности в 0,5% при измерении частоты 50 Гц интервал измерения Т должен составлять 200 с. Способ дает приемлемые результаты только при измерении высоких частот.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения мгновенных значений низкой частоты за каждый период [1, 2], согласно которому определяется длительность Тx одного периода колебаний искомой частоты ƒx по числу N1x импульсов высокочастотных колебаний кварцевого генератора, заполняющих период Тх с частотой ƒкг и подсчитываемых счетчиком импульсов, число импульсов N1x переписывается из счетчика в буфер памяти, счетчик импульсов обнуляется для подготовки его к измерению частоты в следующем периоде, а измеряемая частота ƒX определяется как величина, обратная длительности Тх периода

где К - коэффициент пропорциональности, кратный частоте f кг.

Недостатком прототипа предлагаемого способа является низкая точность, обусловленная затратами времени на запись числа импульсов N1x из счетчика в буфер памяти и на обнуление счетчика для подготовки его к измерению частоты в следующем периоде. Это «потерянное» время, затраченное на прерывание циклической работы счетчика, занижает фактическую длительность периода Тх, что приводит к завышению показаний измеряемой частоты ƒx. Этот способ приемлем в тех случаях, когда частота входного сигнала ƒx намного меньше частоты ƒкг кварцевого генератора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству для реализации способа является система для измерения отклонений частоты промышленного напряжения [3], содержащая входную клемму, аналоговый компаратор, генератор эталонной частоты, делители частоты, два оперативных запоминающих устройства, два двоично-десятичных счетчика, четыре двоичных счетчика, два шифратора, два распределителя уровней, два индикатора, три триггера, регистр, многоканальный коммутатор, элементы И и ИЛИ, многопозиционный и двухпозиционный переключатели, кнопку управления.

Недостатками прототипа-устройства являются узкие функциональные возможности, сложность схемы, слишком большой интервал усреднения наблюдаемой частоты (10 минут), снижающий быстродействие прототипа, недостаточно высокая точность.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение точности измерения частоты.

Указанная техническая задача (в первом варианте способа, предназначенном для измерения мгновенных значений частоты) решается благодаря тому, что при способе измерения мгновенных значений низкой частоты за каждый период, согласно которому длительность Тх одного периода колебаний искомой частоты ƒx измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Tx одного периода запоминают в регистре для последующих вычислений, а измеряемую частоту ƒx вычисляют как величину, обратную длительности Тx периода по формуле ƒх=К/Тx (где К - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), дополнительно время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания ti и начала ti-1 измеряемого периода содержимое счетчика таймера, соответственно Ni и Ni-1, переписывают в регистры путем захвата, а длительность периода Тх измеряемой частоты ƒx вычисляют по формуле Тх=Ni-Ni-1.

Указанная техническая задача (во втором варианте способа, предназначенном для измерения мгновенных значений частоты при ограниченной емкости таймера) решается благодаря тому, что при способе измерения мгновенных значений низкой частоты за каждый период, согласно которому длительность Тх одного периода колебаний искомой частоты ƒx измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Тx одного периода переписывают в регистр для последующих вычислений, а измеряемую частоту ƒx вычисляют как величину, обратную длительности Tx периода по формуле ƒх=К/Тx (где K - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), дополнительно время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, определяют число k переполнений счетчика таймера с помощью дополнительного счетчика, в моменты времени окончания ti и начала ti-1 измеряемого периода содержимое счетчика таймера, соответственно Ni и Ni-1, переписывают в регистры путем захвата, а длительность периода Tx измеряемой частоты ƒx вычисляют по формуле Tx=Ni-Ni-1+kNТ (где NT - емкость счетчика таймера).

Указанная техническая задача (в третьем варианте способа, предназначенном для измерения усредненных значений частоты за n периодов) решается благодаря тому, что при способе измерения мгновенных значений низкой частоты за каждый период, согласно которому длительность Ту интервала усреднения колебаний искомой усредненной частоты ƒу измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Ту интервала усреднения переписывают в регистр для последующих вычислений, а измеряемую усредненную частоту ƒу вычисляют как величину, обратную длительности Ту интервала усреднения по формуле fy=К/Ту (где К - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), дополнительно интервал усреднения Туnx частоты задают целым числом n периодов измеряемой частоты, время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания ti+n n-го периода и начала ti-1 первого периода интервала усреднения частоты содержимое счетчика таймера, соответственно Ni+n и Nj-1, переписывают в регистры путем захвата, суммарную длительность n периодов Тnx определяют по разности содержимого таймера в конце и в начале интервала усреднения Т=Ni+n-Ni-1, а измеряемую усредненную частоту ƒу вычисляют по формуле ƒy=nК/Тnx=nK/(Ni+n-Ni-1).

Указанная техническая задача (в четвертом варианте способа, предназначенном для измерения усредненных значений частоты за n периодов при ограниченной емкости таймера) решается благодаря тому, что при способе измерения мгновенных значений низкой частоты за один период, согласно которому длительность Ту интервала усреднения колебаний искомой усредненной частоты ƒу измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Ту интервала усреднения переписывают в регистр для последующих вычислений, а измеряемую усредненную частоту ƒу вычисляют как величину, обратную длительности Ту интервала усреднения по формуле ƒу=К/Ту (где К - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), дополнительно интервал усреднения Туnx частоты задают целым числом n периодов измеряемой частоты, определяют число k переполнений счетчика таймера с помощью дополнительного счетчика, время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания ti+n n-го периода и начала ti-1 первого периода интервала усреднения частоты содержимое счетчика таймера, соответственно Ni+n и Ni-1, переписывают в регистры путем захвата, суммарную длительность n периодов Тnx вычисляют по формуле Тnx=Ni+n-Ni-1+kNт (где Nт - емкость счетчика таймера), а измеряемую усредненную частоту ƒy вычисляют по формуле ƒу=nК/Тnx=nK/(Ni+n-Ni-1+kNT).

Указанная техническая задача (в первом варианте устройства для реализации способа измерения частоты, предназначенном для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения) решается благодаря тому, что в систему для измерения отклонений частоты промышленного напряжения, содержащую входную клемму, аналоговый компаратор, одновибратор, генератор прямоугольных импульсов, регистр, дополнительно введены персональная электронная вычислительная машина, микроконтроллер, приемопередатчик, постоянное запоминающее устройство, источник опорного напряжения, таймер, таймер-часы, блок вычитания, блок деления, блок множителя, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом аналогового компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом первого вектора прерываний микроконтроллера и входом захвата таймера, тактовый вход которого объединен с тактовыми входами микроконтроллера и таймера-часов и подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход таймера соединен с входом уменьшаемого блока вычитания и через регистр с входом вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу блока множителя, а выход соединен с шиной данных микроконтроллера, с которой также связаны информационный выход таймера-часов, а также информационные вход и выход постоянного запоминающего устройства, адресный вход которого подключен к адресной шине микроконтроллера, а вход управления записью подключен к шине управления микроконтроллера, к которой также подключены вход управления записью регистра и входы управления состоянием выходов постоянного запоминающего устройства и таймера-часов, выход суточных импульсов которого соединен с входом второго вектора прерываний микроконтроллера, информационный выход которого через шину данных связан с входом приемопередатчика, выход которого через шину обмена данными соединен с входом персональной электронной вычислительной машины.

Указанная техническая задача (во втором варианте устройства для реализации способа измерения частоты, предназначенном для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения при ограниченной емкости таймера) решается благодаря тому, что в систему для измерения отклонений частоты промышленного напряжения, содержащую входную клемму, аналоговый компаратор, одновибратор, генератор прямоугольных импульсов, счетчик, регистр, дополнительно введены персональная электронная вычислительная машина, микроконтроллер, приемопередатчик, постоянное запоминающее устройство, источник опорного напряжения, таймер, таймер-часы, сумматор, блок умножения, блок вычитания, блок деления, первый и второй блоки множителя, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом аналогового компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом первого вектора прерываний микроконтроллера и входом захвата таймера, тактовый вход которого объединен с тактовыми входами микроконтроллера и таймера-часов и подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход соединен с первым входом сумматора и через регистр с входом вычитаемого блока вычитания, а выход переполнения соединен с тактовым входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока множителя, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу второго блока множителя, а выход соединен с шиной данных микроконтроллера, с которой также связаны информационный выход таймера-часов, а также информационные вход и выход постоянного запоминающего устройства, адресный вход которого подключен к адресной шине микроконтроллера, а вход управления записью подключен к шине управления микроконтроллера, к которой также подключены вход управления записью регистра, вход установки нуля счетчика и входы управления состоянием выходов постоянного запоминающего устройства и таймера-часов, выход суточных импульсов которого соединен с входом второго вектора прерываний микроконтроллера, информационный выход которого через шину данных связан с входом приемопередатчика, выход которого через шину обмена данными соединен с входом персональной электронной вычислительной машины.

Указанная техническая задача (в третьем варианте устройства для реализации способа измерения частоты, предназначенном для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов) решается благодаря тому, что в систему для измерения отклонений частоты промышленного напряжения, содержащую входную клемму, генератор прямоугольных импульсов, аналоговый компаратор, индикатор, счетчик, первый и второй одновибраторы, первый регистр, информационный выход которого соединен с информационным входом индикатора, выход переноса счетчика соединен с инверсным входом второго одновибратора, дополнительно введены таймер, второй регистр, блок вычитания, блок деления, блок множителя, источник опорного напряжения, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с тактовым входом счетчика и входом захвата таймера, тактовый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход таймера соединен с входом уменьшаемого блока вычитания и через второй регистр с входом вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу блока множителя, а выход соединен с информационным входом первого регистра, вход управления записью которого подключен к выходу переноса счетчика, выход второго одновибратора соединен с входом управления записью второго регистра.

Указанная техническая задача (в четвертом варианте устройства для реализации способа измерения частоты, предназначенном для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов, при ограниченной емкости таймера) решается благодаря тому, что в систему для измерения отклонений частоты промышленного напряжения, содержащую входную клемму, генератор прямоугольных импульсов, аналоговый компаратор, индикатор, первый и второй счетчики, первый и второй одновибраторы, первый регистр, информационный выход которого соединен с информационным входом индикатора, выход переноса первого счетчика соединен с инверсным входом второго одновибратора, дополнительно введены таймер, сумматор, второй регистр, блок умножения, блок вычитания, блок деления, первый и второй блоки множителя, источник опорного напряжения, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с тактовым входом первого счетчика и входом захвата таймера, тактовый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход соединен с первым входом сумматора и через второй регистр с входом вычитаемого блока вычитания, а выход переполнения таймера соединен с тактовым входом второго счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока множителя, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу второго блока множителя, а выход соединен с информационным входом первого регистра, вход управления записью которого подключен к выходу переноса первого счетчика, выход второго одновибратора соединен с объединенными входом управления записью второго регистра и входом установки нуля второго счетчика.

Существенными отличиями предлагаемого способа измерения частоты в различных вариантах его реализации являются следующие: время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания и начала измеряемого периода или в моменты времени окончания и начала интервала усреднения содержимое счетчика таймера запоминают в регистрах путем захвата, а длительность периода измеряемой мгновенной частоты или интервала усреднения усредненной частоты определяют по разности соответствующих кодов счетчика таймера в моменты времени окончания и начала измеряемого периода или интервала усреднения. Совокупность указанных существенных отличий обеспечивает достижение положительного эффекта - повышения точности измерения частоты.

Существенными отличиями различных вариантов устройства для реализации предлагаемого способа измерения частоты является введение дополнительных элементов:

1) микроконтроллера, приемопередатчика, персональной электронной вычислительной машины, постоянного запоминающего устройства, таймера, таймера-часов, блока вычитания, блока деления, блока множителя, источника опорного напряжения, фильтра нижних частот;

2) микроконтроллера, приемопередатчика, персональной электронной вычислительной машины, постоянного запоминающего устройства, таймера, таймера-часов, сумматора, блока умножения, блока вычитания, блока деления, первого и второго блоков множителя, источника опорного напряжения, фильтра нижних частот;

3) таймера, второго регистра, блока вычитания, блока деления, блока множителя, источника опорного напряжения, фильтра нижних частот;

4) таймера, второго регистра, блока вычитания, блока умножения, блока деления, сумматора, первого и второго блоков множителя, источника опорного напряжения, фильтра нижних частот.

К существенным отличиям различных вариантов устройства для реализации предлагаемого способа измерения частоты также относятся организация их новой структуры и введение новых связей между элементами. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивает достижение положительного эффекта - повышения точности измерения частоты.

Схемы различных вариантов устройства для реализации предлагаемого способа измерения частоты представлены соответственно на фиг.1 - первого варианта, предназначенного для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения, на фиг.2 - второго варианта, предназначенного для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения при ограниченной емкости таймера, на фиг.3 - третьего варианта, предназначенного для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов, фиг.4 - четвертого варианта, предназначенного для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов, при ограниченной емкости таймера.

Схема первого варианта устройства для реализации предлагаемого способа измерения частоты, предназначенного для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения (фиг.1), содержит входную клемму 1, фильтр нижних частот (ФНЧ) 2, аналоговый компаратор (АК) 3, источник опорного напряжения (ИОН) 4, одновибратор 5, таймер 6, генератор 7 прямоугольных импульсов (ГПИ), регистр 8, блок 9 вычитания (БВ), блок 10 деления (БД), блок 11 множителя (БМ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 12, персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) 13, микроконтроллер (МК) 14, приемопередатчик 15, таймер-часы 16. Входная клемма 1 через фильтр 2 нижних частот соединена с первым входом компаратора 3, второй вход которого подключен к выходу источника 4 опорного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора 5, выход которого соединен с входом первого вектора прерываний микроконтроллера 14 и входом захвата таймера 6, тактовый вход которого объединен с тактовыми входами микроконтроллера 14 и таймера-часов 16 и подключен к выходу генератора 7 прямоугольных импульсов, информационный выход таймера 6 соединен с входом уменьшаемого блока 9 вычитания и через регистр 8 с входом вычитаемого блока 9 вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока 10 деления, вход делимого которого подключен к выходу блока 11 множителя, а выход соединен с шиной данных микроконтроллера 14, с которой также связаны информационный выход таймера-часов 16, а также информационные вход и выход постоянного запоминающего устройства 12, адресный вход которого подключен к адресной шине микроконтроллера 14, а вход управления записью подключен к шине управления микроконтроллера 14, к которой также подключены вход управления записью регистра 8 и входы управления состоянием выходов постоянного запоминающего устройства 12 и таймера-часов 16, выход суточных импульсов которого соединен с входом второго вектора прерываний микроконтроллера 14, информационный выход которого через шину данных связан с входом приемопередатчика 15, выход которого через шину обмена данными соединен с входом персональной электронной вычислительной машины 13.

Схема второго варианта устройства для реализации предлагаемого способа измерения частоты, предназначенного для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения при ограниченной емкости таймера (фиг.2), содержит входную клемму 17, фильтр нижних частот (ФНЧ) 18, аналоговый компаратор (АК) 19, источник опорного напряжения (ИОН) 20, одновибратор 21, счетчик 22, таймер 23, генератор 24 прямоугольных импульсов (ГПИ), регистр 25, блок 26 умножения (БУ), сумматор 27, блок 28 вычитания (БВ), блок 29 деления (БД), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 30, первый 31 и второй 32 блоки множителя (БМ), персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) 33, микроконтроллер (МК) 34, приемопередатчик 35, таймер-часы 36. Входная клемма 17 через фильтр 18 нижних частот соединена с первым входом компаратора 19, второй вход которого подключен к выходу источника 20 опорного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора 21, выход которого соединен с входом первого вектора прерываний микроконтроллера 34 и входом захвата таймера 23, тактовый вход которого объединен с тактовыми входами микроконтроллера 34 и таймера-часов 36 и подключен к выходу генератора 24 прямоугольных импульсов, информационный выход соединен с первым входом сумматора 27 и через регистр 25 с входом вычитаемого блока 28 вычитания, а выход переполнения соединен с тактовым входом счетчика 22, информационный выход которого соединен с первым входом блока 26 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока 31 множителя, а выход соединен с вторым входом сумматора 27, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока 28 вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока 29 деления, вход делимого которого подключен к выходу второго блока 32 множителя, а выход соединен с шиной данных микроконтроллера 34, с которой также связаны информационный выход таймера-часов 36, а также информационные вход и выход постоянного запоминающего устройства 30, адресный вход которого подключен к адресной шине микроконтроллера 34, а вход управления записью подключен к шине управления микроконтроллера 34, к которой также подключены вход управления записью регистра 25, вход установки нуля счетчика 22 и входы управления состоянием выходов постоянного запоминающего устройства 30 и таймера-часов 36, выход суточных импульсов которого соединен соответственно с входом второго вектора прерываний микроконтроллера 34, информационный выход которого через шину данных связан с входом приемопередатчика 35, выход которого через шину обмена данными соединен с входом персональной электронной вычислительной машины 33.

Схема третьего варианта устройства для реализации способа измерения частоты, предназначенного для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов (фиг.3), содержит входную клемму 37, фильтр нижних частот (ФНЧ) 38, аналоговый компаратор (АК) 39, источник опорного напряжения (ИОН) 40, первый 41 и второй 42 одновибраторы, генератор 43 прямоугольных импульсов (ГПИ), таймер 44, первый 45 и второй 46 регистры, блок 47 множителя (БМ), блок 48 вычитания (БВ), блок 49 деления (БД), счетчик 50, индикатор 51. Входная клемма 37 через фильтр 38 нижних частот соединена с первым входом компаратора 39, второй вход которого подключен к выходу источника 40 опорного напряжения, а выход компаратора 39 соединен с входом первого одновибратора 41, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 50 и входом захвата таймера 46, тактовый вход которого подключен к выходу генератора 43 прямоугольных импульсов, информационный выход соединен с входом уменьшаемого блока 48 вычитания и через второй регистр 46 с входом вычитаемого блока 48 вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока 49 деления, вход делимого которого подключен к выходу блока 47 множителя, а выход соединен с информационным входом первого регистра 45, вход управления записью которого подключен к выходу переноса счетчика 50, соединенному с инверсным входом второго одновибратора 42, выход которого соединен с входом управления записью второго регистра 46.

Схема четвертого варианта устройства для реализации способа измерения частоты, предназначенного для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов при ограниченной емкости таймера (фиг.4), содержит входную клемму 52, фильтр нижних частот (ФНЧ) 53, аналоговый компаратор (АК) 54, источник опорного напряжения (ИОН) 55, первый 56 и второй 57 одновибраторы, генератор 58 прямоугольных импульсов (ГПИ), таймер 59, первый 60 и второй 61 регистры, первый 62 и второй 63 блоки множителя (БМ), блок 64 умножения (БУ), сумматор 65, блок 66 вычитания (БВ), блок 67 деления (БД), первый 68 и второй 69 счетчики, индикатор 70. Входная клемма 52 через фильтр 53 нижних частот соединена с первым входом компаратора 54, второй вход которого подключен к выходу источника 55 опорного напряжения, а выход компаратора 54 соединен с входом первого одновибратора 56, выход которого соединен с тактовым входом первого счетчика 68 и входом захвата таймера 59, тактовый вход которого подключен к выходу генератора 58 прямоугольных импульсов, информационный выход соединен с первым входом сумматора 65 и через второй регистр 61 с входом вычитаемого блока 66 вычитания, а выход переполнения соединен с тактовым входом второго счетчика 69, информационный выход которого соединен с первым входом блока 64 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока 62 множителя, а выход соединен с вторым входом сумматора 65, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока 66 вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока 67 деления, вход делимого которого подключен к выходу второго блока 63 множителя, а выход соединен с информационным входом первого регистра 60, вход управления записью которого подключен к выходу переноса первого счетчика 68, соединенному с инверсным входом второго одновибратора 57, выход которого соединен с объединенными входом управления записью второго регистра 61 и входом установки нуля второго счетчика 69.

Генератор 7, 24, 43, 58 выполнен кварцевым, его частота равняется 1-20 МГц (в зависимости от необходимой точности). Частота среза ФНЧ выбирается равной 90 Гц.

Первый вариант устройства (фиг.1) работает следующим образом.

Частота сети измеряется и регистрируется в ПЗУ 12 за каждый период.

Рассмотрим работу устройства с момента, в который на адресной шине (ША) МК 18 сформирован код начального адреса 000…000. В блоке 11 содержится константа К11=80000000 (при частоте ГПИ 7, равной 8 МГц).

В начале очередного периода одновибратор 5 своим выходным импульсом воздействует на вход первого вектора прерываний МК 14, а также на вход захвата таймера 6. В результате содержимое Ni таймера 6 переписывается в выходной регистр таймера в момент перехода синусоидой входного напряжения через ноль.

По первому вектору прерываний в МК 14 запускается программный блок, формирующий управляющие сигналы на шине управления (ШУ) МК 14 в следующей последовательности:

1) управление записью в ПЗУ 12;

2) управление записью в регистр 8.

После окончания очередного периода и, соответственно, в начале следующего периода выходной импульс одновибратора 5 вновь воздействует на вход захвата таймера 6.

В результате в выходном регистре таймера 6 оказывается содержимое Ni+1, соответствующее концу очередного периода и началу следующего периода.

На выходе БВ 9 имеем

K9=Ni+1-Ni.

На выходе БД 10 имеем

К13=800000000/(Ni+1-Ni).

Например, при номинальной частоте сети 50 Гц, частоте ГПИ 7, равной 8 МГц, за 1 период напряжения сети на выходе БВ 9 имеем результат

K12=Ni+1-Ni=160000.

На выходе БД 10 присутствует код

K13=800000000/160000=5000.

Импульсом с первого разряда ШУ МК 14 этот код записывается в ячейку ПЗУ 12 с адресом 000…000. Затем импульсом с второго разряда ШУ МК 14 содержимое Ni+1 переписывается из выходного регистра таймера 6 в регистр 8.

Затем программным путем на ША МК 14 формируется код следующего адреса 000…001.

Таким образом подготавливается к записи информации после окончания следующего периода ячейка ПЗУ 12 с адресом 000…001 и т.д.

В схеме устройства необходимо использовать таймер 6 и ПЗУ 12 достаточно большой емкости.

Один раз в сутки на выходе суточных импульсов таймера-часов 16 появляется импульс, который воздействует на вход второго вектора прерываний МК 14.

По второму вектору прерываний в МК 14 запускается программный блок, формирующий управляющие сигналы на шине управления (ШУ) МК 14 в следующей последовательности:

1) подключение к ШД МК 14 выхода таймера-часов 16;

2) формирование в ША МК 14 адреса;

3) управление записью в ПЗУ 12 данных из таймера-часов 16.

При этом в очередную ячейку ПЗУ 12 записывается дата начинающихся суток, которая служит отметкой времени.

Второй вариант устройства (фиг.2) работает следующим образом.

Частота сети измеряется и регистрируется в ПЗУ 30 за каждый период.

Рассмотрим работу устройства с момента, в который содержимое счетчика 22 равно нулю и на адресной шине (ША) МК 34 сформирован код начального адреса 000…000. Константа, содержащаяся в блоке 31, равна емкости таймера 23 (например, K31=216=65536). В блоке 32 содержится константа К32=80000000 (при частоте ГПИ 24, равной 8 МГц).

В начале очередного периода одновибратор 21 своим выходным импульсом воздействует на вход первого вектора прерываний МК 34, а также на вход захвата таймера 23. В результате содержимое Ni таймера 23 переписывается в выходной регистр таймера в момент перехода синусоидой входного напряжения через ноль.

По первому вектору прерываний в МК 34 запускается программный блок, формирующий управляющие сигналы на шине управления (ШУ) МК 34 в следующей последовательности:

1) управление записью в ПЗУ 30;

2) управление записью в регистр 25;

3) обнуление счетчика 22.

Содержимое таймера продолжает нарастать далее с тактовой частотой. В моменты переполнения таймера 23 на его выходе переполнения появляется импульс, увеличивающий на единицу содержимое К22 счетчика 22.

После окончания очередного периода и, соответственно, в начале следующего периода выходной импульс одновибратора 21 вновь воздействует на вход захвата таймера 23.

В результате в выходном регистре таймера 23 оказывается содержимое Ni+1, соответствующее концу очередного периода и началу следующего периода.

На выходе БУ 26 в этот момент времени присутствует результат

К2631216.

Ко входу сумматора 27 приложены коды Ni+1 (с выхода таймера 23) и К26 (с выхода БУ 26). На выходе сумматора 27 при этом имеем

K27=Ni+1+K15216.

На выходе БВ 28 имеем

K28=Ni+1+K15216-Ni.

На выходе БД 29 имеем

К29=800000000/(Ni+1+K15 216-Ni).

Например, при номинальной частоте сети 50 Гц, частоте ГПИ 24, равной 8 МГц, за 1 период напряжения сети на выходе БВ 28 имеем результат

K28=Ni+1+K15 216-Ni=160000.

На выходе БД 29 присутствует код

К29=800000000/160000=5000.

Импульсом с первого разряда ШУ МК 34 этот код записывается в ячейку ПЗУ 30 с адресом 000…000. Затем импульсом с второго разряда ШУ МК 34 содержимое Ni+1 переписывается из выходного регистра таймера 23 в регистр 25; импульсом с третьего разряда ШУ МК 34 обнуляется счетчик 22.

Затем программным путем на ША МК 34 формируется код следующего адреса 000…001.

Таким образом подготавливается к записи информации после окончания следующего периода ячейка ПЗУ 30 с адресом 000…001 и т.д.

Один раз в сутки на выходе суточных импульсов таймера-часов 36 появляется импульс, который воздействует на вход второго вектора прерываний МК 34.

По второму вектору прерываний в МК 34 запускается программный блок, формирующий управляющие сигналы на шине управления (ШУ) МК 34 в следующей последовательности:

1) подключение к ШД МК 34 выхода таймера-часов 36;

2) формирование в ША МК 34 адреса;

3) управление записью в ПЗУ 30 данных из таймера-часов 36.

При этом в очередную ячейку ПЗУ 30 записывается дата начинающихся суток, которая служит отметкой времени.

Третий вариант устройства (фиг.3) работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства с момента, в который содержимое счетчика 50 равно нулю. Емкость счетчика 50 равна числу периодов входного сигнала nзад=10, за которые усредняется частота сети. В блоке 47 содержится константа К47=8000000000 (при частоте ГПИ 43, равной 8 МГц).

В начале очередного интервала усреднения и соответственно в начале очередного периода одновибратор 41 своим выходным импульсом увеличивает на единицу содержимое счетчика 50, а также воздействует на вход захвата таймера 44. В результате содержимое N таймера в момент перехода синусоидой входного напряжения через ноль переписывается в выходной регистр таймера 44.

После окончания 10-го периода на выходе переноса счетчика 50 появляется импульс, запускающий одновибратор 42. Последний своим выходным импульсом переписывает в регистр 46 содержимое Ni-1 таймера, соответствующее началу очередного интервала усреднения длиной в 10 периодов.

В конце очередного интервала усреднения в момент захвата в выходном регистре таймера 44 оказывается содержимое Ni+n таймера.

На выходе БВ 48 имеем

K48=Ni+n-Ni-1.

На выходе БД 49 имеем

К49=8000000000/(ni+1+K19 216-ni).

Например, при номинальной частоте сети 50 Гц, частоте ГПИ 43, равной 8 МГц, за 10 периодов на выходе БВ 48 имеем результат

K48=Ni+n-Ni-1=1600000.

На выходе БД 49 присутствует код

К49=8000000000/1600000=5000.

Этот код записывается импульсом с выхода переноса счетчика 50 в регистр 45 и отображается на индикаторе 51.

На индикаторе 51 отображается точное значение частоты «50,00».

Четвертый вариант устройства (фиг.4) работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства с момента, в который содержимое счетчиков 68 и 69 равно нулю. Емкость счетчика 68 равна числу периодов входного сигнала nзад=10, за которые усредняется частота сети. Константа, содержащаяся в блоке 62, равна емкости таймера 59, К59=216=65536. В блоке 63 содержится константа К63=8000000000 (при частоте ГПИ 58, равной 8 МГц).

В начале очередного интервала усреднения и, соответственно, в начале очередного периода одновибратор 5 своим выходным импульсом увеличивает на единицу содержимое счетчика 68, а также воздействует на вход захвата таймера 59. В результате содержимое N таймера в момент перехода синусоидой входного напряжения через ноль переписывается в выходной регистр таймера 59.

Содержимое таймера продолжает нарастать далее с тактовой частотой. В моменты переполнения таймера 59 на его выходе переполнения появляется импульс, увеличивающий на единицу содержимое К69 счетчика 69.

После окончания 10-го периода на выходе переноса счетчика 68 появляется импульс, запускающий одновибратор 57. Последний своим выходным импульсом обнуляет содержимое счетчика 69, а также переписывает в регистр 61 содержимое Ni-1 таймера, соответствующее началу очередного интервала усреднения длиной в 10 периодов.

В конце очередного интервала усреднения в момент захвата в выходном регистре таймера 59 оказывается содержимое Ni+n таймера.

На выходе БУ 64 в этот момент времени присутствует результат

К6469 216.

Ко входу сумматора 65 приложены коды Ni+n (с выхода таймера 59) и К64 (с выхода БУ 64). На выходе сумматора 65 при этом присутствует результат

К65=Ni+n69 216.

На выходе БВ 66 имеем

K66=Ni+n+K69216-Ni-1.

На выходе БД 67 имеем

К67=8000000000/(Ni+n69 216-Ni-1).

Например, при номинальной частоте сети 50 Гц, частоте ГПИ 58, равной 8 МГц, за 10 периодов на выходе БВ 66 имеем результат

К66=Ni+n69 216-Ni-1=1600000.

На выходе БД 67 присутствует код

К67=8000000000/1600000=5000.

Этот код записывается импульсом с выхода переноса счетчика 68 в регистр 60 и отображается на индикаторе 70.

На индикаторе 70 отображается точное значение частоты «50,00».

Преимуществом предлагаемого способа измерения частоты и устройства для реализации способа по сравнению с известными является более высокая точность. Следует отметить, что точность повышается на несколько порядков при высоком быстродействии. Наиболее эффективно применение предложенных способа и устройства в промышленных электрических сетях с номинальными частотами 50 или 60 Гц.

Источники информации

1. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. - Киев: Вища школа, 1973. - 552 с.

2. Ермолов Р.С.Цифровые частотомеры. - Л.: Энергия, 1973. - 152 с.

3. Патент 1485145 РФ, МКП G01R 23/02, G06F 17/18. Система для измерения отклонений частоты промышленного напряжения. /В.Ф.Ермаков (РФ). - 1989, Бюл. №21.

1. Способ измерения частоты, предназначенный для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения, заключающийся в том, что длительность Tx одного периода колебаний искомой частоты ƒx измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Тx одного периода запоминают в регистре для последующих вычислений, а измеряемую частоту ƒx вычисляют как величину, обратную длительности Тx периода, по формуле ƒх=K/Tx (где K - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), отличающийся тем, что дополнительно время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания ti и начала ti-1 измеряемого периода содержимое счетчика таймера соответственно Ni и Ni-1 переписывают в регистры путем захвата, а длительность периода Тx измеряемой частоты ƒx вычисляют по формуле Тx=Ni-Ni-1.

2. Способ измерения частоты, предназначенный для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения при ограниченной емкости таймера, заключающийся в том, что длительность Тx одного периода колебаний искомой частоты ƒx измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Tx одного периода переписывают в регистр для последующих вычислений, а измеряемую частоту ƒx вычисляют как величину, обратную длительности Тx периода, по формуле ƒх=K/Tx (где K - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), отличающийся тем, что дополнительно время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, определяют число k переполнений счетчика таймера с помощью дополнительного счетчика, в моменты времени окончания ti и начала ti-1 измеряемого периода содержимое счетчика таймера соответственно Ni и Ni-1 переписывают в регистры путем захвата, а длительность периода Tx измеряемой частоты ƒx вычисляют по формуле Тx=Ni-Ni-1+kNT (где Nт - емкость счетчика таймера).

3. Способ измерения частоты, предназначенный для измерения усредненных значений частоты за n периодов, заключающийся в том, что длительность Ту интервала усреднения колебаний искомой усредненной частоты ƒy измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Ту интервала усреднения переписывают в регистр для последующих вычислений, а измеряемую усредненную частоту ƒу вычисляют как величину, обратную длительности Ту интервала усреднения, по формуле ƒy=K/Ту (где K - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), отличающийся тем, что дополнительно интервал усреднения Туnx частоты задают целым числом n периодов измеряемой частоты, время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания ti+n n-го периода и начала ti-1 первого периода интервала усреднения частоты содержимое счетчика таймера соответственно Ni+n и Ni-1 переписывают в регистры путем захвата, суммарную длительность n периодов Тnx определяют по разности содержимого таймера в конце и в начале интервала усреднения Тnx=Ni+n-Ni-1, а измеряемую усредненную частоту ƒy вычисляют по формуле ƒy=nK/Тnx=nK/(Ni+n-Ni-1).

4. Способ измерения частоты, предназначенный для измерения усредненных значений частоты за n периодов при ограниченной емкости таймера, заключающийся в том, что длительность Ту интервала усреднения колебаний искомой усредненной частоты ƒу измеряют с помощью таймера, счетчик которого считает импульсы кварцевого генератора с частотой ƒкг, код длительности Ту интервала усреднения переписывают в регистр для последующих вычислений, а измеряемую усредненную частоту ƒу вычисляют как величину, обратную длительности Ту интервала усреднения, по формуле ƒy=K/Ту (где K - коэффициент пропорциональности, кратный частоте ƒкг), отличающийся тем, что дополнительно интервал усреднения Туnx частоты задают целым числом n периодов измеряемой частоты, определяют число k переполнений счетчика таймера с помощью дополнительного счетчика, время измеряют с помощью таймера, счетчик которого работает в непрерывном режиме без прерываний, в моменты времени окончания ti+n n-го периода и начала ti-1 первого периода интервала усреднения частоты содержимое счетчика таймера соответственно Ni+1 и Ni-1 переписывают в регистры путем захвата, суммарную длительность n периодов Тnx вычисляют по формуле Т=Ni+n-Ni+1+kNт (где Nт - емкость счетчика таймера), а измеряемую усредненную частоту ƒy вычисляют по формуле ƒу=nK/Т=nK/(Ni+n-Ni-1+kNT).

5. Устройство для реализации способа измерения частоты, предназначенное для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения, содержащее входную клемму, аналоговый компаратор, одновибратор, генератор прямоугольных импульсов, регистр, отличающееся тем, что в него дополнительно введены микроконтроллер, приемопередатчик, персональная электронная вычислительная машина, источник опорного напряжения, постоянное запоминающее устройство, таймер, таймер-часы, блок вычитания, блок деления, блок множителя, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом аналогового компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом первого вектора прерываний микроконтроллера и входом захвата таймера, тактовый вход которого объединен с тактовыми входами микроконтроллера и таймера-часов и подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход таймера соединен с входом уменьшаемого блока вычитания и через регистр с входом вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу блока множителя, а выход соединен с шиной данных микроконтроллера, с которой также связаны информационный выход таймера-часов, а также информационные вход и выход постоянного запоминающего устройства, адресный вход которого подключен к адресной шине микроконтроллера, а вход управления записью подключен к шине управления микроконтроллера, к которой также подключены вход управления записью регистра и входы управления состоянием выходов постоянного запоминающего устройства и таймера-часов, выход суточных импульсов которого соединен с входом второго вектора прерываний микроконтроллера, информационный выход которого через шину данных связан с входом приемопередатчика, выход которого через шину обмена данными соединен с входом персональной электронной вычислительной машины.

6. Устройство для реализации способа измерения частоты, предназначенное для измерения и регистрации мгновенных значений частоты промышленного напряжения при ограниченной емкости таймера, содержащее входную клемму, аналоговый компаратор, одновибратор, генератор прямоугольных импульсов, счетчик, регистр, отличающееся тем, что в него дополнительно введены источник опорного напряжения, микроконтроллер, приемопередатчик, постоянное запоминающее устройство, персональная электронная вычислительная машина, таймер, таймер-часы, сумматор, блок умножения, блок вычитания, блок деления, первый и второй блоки множителя, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом аналогового компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом первого вектора прерываний микроконтроллера и входом захвата таймера, тактовый вход которого объединен с тактовыми входами микроконтроллера и таймера-часов и подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход соединен с первым входом сумматора и через регистр с входом вычитаемого блока вычитания, а выход переполнения соединен с тактовым входом счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока множителя, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу второго блока множителя, а выход соединен с шиной данных микроконтроллера, с которой также связаны информационный выход таймера-часов, а также информационные вход и выход постоянного запоминающего устройства, адресный вход которого подключен к адресной шине микроконтроллера, а вход управления записью подключен к шине управления микроконтроллера, к которой также подключены вход управления записью регистра, вход установки нуля счетчика и входы управления состоянием выходов постоянного запоминающего устройства и таймера-часов, выход суточных импульсов которого соединен с входом второго вектора прерываний микроконтроллера, информационный выход которого через шину данных связан с входом приемопередатчика, выход которого через шину обмена данными соединен с входом персональной электронной вычислительной машины.

7. Устройство для реализации способа измерения частоты, предназначенное для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов, содержащее входную клемму, генератор прямоугольных импульсов, аналоговый компаратор, индикатор, счетчик, первый и второй одновибраторы, первый регистр, информационный выход которого соединен с информационным входом индикатора, выход переноса счетчика соединен с инверсным входом второго одновибратора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены источник опорного напряжения, таймер, второй регистр, блок вычитания, блок деления, блок множителя, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с тактовым входом счетчика и входом захвата таймера, тактовый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, информационный выход таймера соединен с входом уменьшаемого блока вычитания и через второй регистр с входом вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу блока множителя, а выход соединен с информационным входом первого регистра, вход управления записью которого подключен к выходу переноса счетчика, выход второго одновибратора соединен с входом управления записью второго регистра.

8. Устройство для реализации способа измерения частоты, предназначенное для контроля частоты, усредненной на примыкающих интервалах времени за фиксированное число периодов при ограниченной емкости таймера, содержащее входную клемму, генератор прямоугольных импульсов, аналоговый компаратор, индикатор, первый и второй счетчики, первый и второй одновибраторы, первый регистр, информационный выход которого соединен с информационным входом индикатора, выход переноса первого счетчика соединен с инверсным входом второго одновибратора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены таймер, сумматор, второй регистр, блок умножения, блок вычитания, блок деления, первый и второй блоки множителя, источник опорного напряжения, фильтр нижних частот, вход которого подключен к входной клемме, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с тактовым входом первого счетчика и входом захвата таймера, тактовый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольные импульсов, информационный выход соединен с первым входом сумматора и через второй регистр с входом вычитаемого блока вычитания, а выход переполнения таймера соединен с тактовым входом второго счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока множителя, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого подключен к выходу второго блока множителя, а выход соединен с информационным входом первого регистра, вход управления записью которого подключен к выходу переноса первого счетчика, выход второго одновибратора соединен с объединенными входом управления записью второго регистра и входом установки нуля второго счетчика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных электрических сетях переменного тока с номинальной частотой 50 или 60 Гц.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных электрических сетях переменного тока с номинальной частотой 50 или 60 Гц.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и радиосвязи и может быть использовано для определения параметров радиосигналов. .

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых обнаружителей-фильтров, предназначенных для обнаружения, оценки параметров и фильтрации (выделения) случайных потоков бинарно-квантованных импульсов с дискретным временем, наблюдаемых в трактах последетекторной обработки радиосигналов.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах измерения частоты периодических сигналов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, управления и аварийной защиты, в состав которых входят датчики, вырабатывающие двухполярные сигналы, в частности индукционные датчики частоты вращения и расхода

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, регулирования и аварийной защиты, в которых исходная информация, подлежащая анализу, представлена в частотной форме

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технологии измерения значений режимных параметров электроэнергетической системы. По выборке оцифрованных значений режимного параметра определяют текущую частоту энергосистемы. Параметры синхрофазора режимного параметра определяют по параметрам пары векторов. Параметры векторов рассчитывают методом дискретного преобразования Фурье. Расчет одного из векторов проводят на частоте, равной целой части значения текущей частоты энергосистемы, а другого - на частоте на 1 Гц больше с использованием косинусоидальной и синусоидальной гармонических функций с этими частотами. Фазу этих функций отсчитывают от момента последнего 1PPS. Модуль синхрофазора определяют посредством линейной интерполяции по частоте модулей упомянутых векторов, а угол - линейной интерполяцией углов векторов и добавлением к полученному значению разности текущей и номинальной частот энергосистемы, умноженной на 2π и на интервал времени, прошедший от метки времени синхрофазора до последней секундной метки, 1PPS. Предложено устройство для реализации описанного способа. Устройство содержит блок ввода аналоговых сигналов, блок приема сигналов системы единого времени, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), генератор синхроимпульсов дискретизации, два блока генерации косинусоидальных сигналов, два блока расчета векторов режимного параметра, блок передачи результатов измерения в центр сбора данных, а также блок измерения текущей частоты энергосистемы, блок расчета интервала частот и блок интерполяции параметров векторов. Технический результат заключается в повышении точности измерения режимных параметров в широком диапазоне изменения текущей частоты энергосистемы. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и электронной технике и может использоваться для расчета регуляторов, применяемых в цифровых и аналоговых системах с обратной связью для управления различными физическими величинами (температурой, давлением, скоростью и т.д.) в условиях внешних возмущений, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях. Структура модели для оптимизации системы с обратной связью, содержащая имитатор объекта, регулятор, вычитатель, анализатор достижения цели управления и оптимизатор регулятора, в которой положительный вход вычитателя является входом структуры, его отрицательный вход соединен с выходом имитатора объекта, его выход соединен с входом регулятора и входом оптимизатора регулятора, выход оптимизатора регулятора подключен к входу регулятора. Кроме того, в нее введен элемент с ограниченным быстродействием, включенный между выходом регулятора и входом модели объекта. При этом элемент с ограниченным быстродействием выполнен как элемент запаздывания или как устройство выборки-хранения с генератором импульсов, подключенным к тактовому входу этого устройства выборки-хранения. Технический результат заключается в сохранении устойчивости при недостаточно точно измеренной высокочастотной части модели объекта. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам детектирования подсинхронного резонанса в электроэнергетических системах с добавочными конденсаторами. Способ согласно изобретению содержит этапы, на которых: создают демодулированный сигнал (UDem) напряжения путем сложения минимального значения отрицательного полупериода формы волны дискретного обработанного сигнала (UX) напряжения c максимальным значением положительного полупериода формы волны дискретного обработанного сигнала напряжения (UX) для временных интервалов, имеющих длину (TL) сигнала, где (TL) является постоянным параметром, предоставляемым пользователем. Вычисляют среднеквадратичное значение (RMS) для демодулированного сигнала напряжения UDem и сравнивают его со значением другого постоянного параметра, предоставляемого пользователем как уровень среднеквадратичного значения (RMSLev), и если значение (RMS) меньше значения (RMSLev), то это указывает, что подсинхронный резонанс отсутствует, а если значение RMS больше значения (RMSLev), то наличие подсинхронного резонанса идентифицируется путем определения амплитуды (AFss) напряжения подсинхронного резонанса и/или частоты (fFss) подсинхронного резонанса. Технический результат заключается в ускорении процесса детектирования подсинхронного резонанса. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фазометр // 2582625
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике и других отраслях промышленности для прецизионного измерения разности фаз пары сигналов, и ее изменения во времени. Фазометр, включающий: двухканальный гетеродинный преобразователь, два аналого-цифровых преобразователя, два канала обработки сигналов, времязадающее средство, средство сбора и обработки данных; при этом два входа гетеродинного преобразователя являются входами устройства, каждый из двух выходов гетеродинного преобразователя соединен через соответствующий аналого-цифровой преобразователь с входом соответствующего канала обработки сигналов, каждый канал обработки сигналов соединен обоими выходами с входами средства сбора и обработки данных, времязадающее средство соединено своим выходом с тактовыми входами обоих аналого-цифровых преобразователей, а также с тактовыми входами обоих каналов обработки сигналов и с тактовым входом средства сбора и обработки данных; каждый канал обработки данных содержит восемь регистров, в каждом канале выход пятого регистра соединен с входом шестого регистра, выход седьмого регистра соединен с входом восьмого регистра, тактовый вход каждого канала обработки сигналов подключен к тактовым входам всех регистров, отличающийся тем, что в каждый канал обработки сигналов введены коммутатор, два вычитателя и два сумматора, причем вход коммутатора является входом канала обработки сигналов, его четыре выхода соединены с первыми четырьмя регистрами, причем выходы первого и третьего регистров соединены с входами первого вычитателя, выходы второго и четвертого регистров соединены с входами второго вычитателя, выходы первого и второго вычитателя соединены соответственно с входами пятого и седьмого регистров, выходы пятого и шестого регистров соединены с входами первого сумматора, а выходы седьмого и восьмого регистров соединены с входами второго сумматора, выходы сумматоров являются выходами каналов обработки сигналов. Технический результат заключается в повышении быстродействия. 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин (температуры, давления, производительности, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях для управления объектами, склонными к колебаниям. Система с обратной связью содержит последовательно включенные в замкнутый контур первый регулятор, коммутатор, объект, вычитающее устройство, включенное через его отрицательный вход, также содержащая второй регулятор, включенный на выходе вычитающего устройства. При этом положительный вход вычитающего устройства является входом системы, а выход объекта управления является выходом системы. Кроме того, введен анализатор сигнала ошибки, включенный между выходом вычитающего устройства и управляющим входом коммутирующего устройства, а выход второго регулятора подключен ко второму входу коммутирующего устройства. Технический результат заключается в снижении динамической ошибки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх