Преобразователь энергии постояиного и переменного тока в количество ил\пульсов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснин

Социалистическим

Республик

Зависимое от явт. свидетельства №вЂ”

М. Кл. Н 03k 13/02

G 01г 21!06

Заявлено 31.XI I.1971 (№ 1731542/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.111.1973. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 16Л".1973

Комитет оо лелем изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УД1(681.325(088.8) Авторы изобретения

Э. К. Шахов, В. М. Шляндин, С. М. Телегин и В. Г. Овчинников

Пензенский политехнический институт

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО

И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В КОЛИЧЕСТВО ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники.

Известно устройство, содержащее формирователь периода, преобразователь напряжения в отношение временных интервалов, ключ, генератор опорной частоты, переключатель.

Недостатком известного устройства является его аппаратурная сложность выполнения операции суммирования, а также возможность измерения энергии лишь при фиксированной частоте напряжения, питающего нагрузку.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что с целью обеспечения работы устройства в режиме изменяющейся частоты напряжения, питающего нагрузку, в него введен интегрирующий преобразователь напряжения в широтно-импульсный сигнал, и инвертор, вход которого подключен к одной входной клемме всего устройства и к одной клемме переключателя, другая клемма которого соединена с выходом инвертора, а общая клемма подключена к одному входу интегрирующего преобразователя напряжения в широтно-импульсный сигнал, второй вход последнего через формирователь периода соединен с другой входной клеммой устройства и через преобразователь напряжения в отношение временных интервалов подключен к управляющему входу переключателя.

На чертеже изображен предлагаемый п1п— образователь.

OH содержит устройство перемножения двух сигналов (па чертеже ооведено пунктир5 ной линией), формирователь периода 2, интегрирующий преобразователь 8 напряжения в

ШИМ-сигнал, ключ 4, генератор 5 опорной частоты, преобразователь 6 напряжения в отношение временных интервалов, инвертор 7, пе10 реключатель 8.

Средняя частота импульсов с выхода ключа

4 пропорциональна текущему значению активной мощности, потребляемой нагрузкой, а количество этих импульсов в течение произволь15 ного интервала времени пропорционально энергии, потребляемой нагрузкой, причем указанные соотношения остаются справедливыми при изменяющейся частоте напряжения, питаю щего н а грузку.

20 Действительно, преобразователь 6 напряжения в огношение временньп интервалов имеет функцию преобразования — Е-„()

1 т1, тв 1"оь

25 где (1+/, — длительность периода выходных прямоугольных колебаний преобразователя б;

/1 и 4 — соответственна длительности поло30 жнтельного и отрицательного импульсов;

375778

Voo — величина образцового напряжения преобразователя.

Переключатель 8 управляется выходным сигналом преобразователя б, поэтому на вход интегрирующего преобразователя 8 за каждый интервал t>+t> в течение времени t< поступает напряжение+Е (1) (оно пропорционально току через нагрузку), а в течение времени 4— напряжение — Er(t), т. е. среднее за интервал

4+4 напряжение на выходе переключателя определяется выражением

U, 8 (/) = Er (t)

t, + ts

Полагаем, что напряжение Er(t) не успевает существенно измениться за время 4+4, так как период Т., напряжения Е (/) значительно превосходит период 11+12 выходного сигнала преобразователя б. Следовательно, Е (У) Е„(1) вых.8 ()

1 вв

Это напряжение поступает на вход интегрирующего преобразователя 8 напряжения в

ШИМ-сигнал. Последний по принципу действия аналогичен преобразователю б с той лишь разницей, что период генерируемых им импульсов задается извне путем подачи на его тактирующий вход импульсов с выхода формирователя 2, период которых Т,, равен периоду напряжений Er(t) и L,(t), т. е, в данном случае / +4=Т,, а функция преобразования преобразователя 8 имеет вид:

7 2 вых.o(t)

Здесь Vos — величина образцового напряжения преобразователя 3.

Учитывая, что Er (t) =Кr i (t); Ев=

К,U(t) (i(t), U(t) ) — соответственно ток через нагрузку и напряжение на ней; К, К,— коэффициенты передачи предварительных преобразователей. При синусоидальных U (t) и

i(t) получим

Т,— T,=К.Т» Р, где Р— активная мощность, потребляемая нагрузкой, В каждый период Т, ключ 4 открывается на время Т вЂ” Ts, следовательно, средняя частота

5 импульсов на его выходе равна т,— 7,. ! — fo

T,. где fo — частота импульсов с выхода генера10 тора 5 образцовой частоты, а

f=f,КР, т. е. средняя частота импульсов с выхода ключа пропорциональна активной мощности, 15 а следовательно, количество импульсов за любой интервал времени выражает энергию, потребляемую нагрузкой, ее цифровое значение может быть получено с помощью счетчика, стоящего на выходе предлагаемого преоб20 разователя.

Преобразователь одинаково успешно работает и в режиме измерения энергии постоянного тока без каких-либо переключений в его схеме.

Предмет изобретения

Преобразователь энергии постоянного и переменного тока в количество импульсов, содержащий формирователь периода, преобразо30 ватель напряжения в отношение временных интервалов, ключ, управляющий вход которого подключен к генератору опорной частоты, переключатель, отлича ощийся тем, что. с целью обеспечения работы устройства в режи35 ме изменяющейся частоты напряжения, питающего нагрузку, в него введены интегрирующий преобразователь напряжения в широтноимпульсный сигнал и инвертор, вход которого подключен к одной входной клемме всего уст40 ройства и к одной клемме переключателя, другая клемма которого соединена с выходом инвертора, а общая клемма подключена к одному входу интегрирующего преобразователя напряжения в широтно-импульсный сигнал, 45 другой вход последнего через формирователь периода соединен с другой входной клеммой всего устройства и через преобразователь напряжения в отношение временных интервалов подключен к управляющему входу переключа50 тел я.

375778

Составитель А. Белов

Редактор T. Ларина

Техред Л. Богданова

Корректор В. Жолудева

Заказ 1355!10 Изд. № 1339 Тираж 780 Подписное

ПНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я(-35, Раушская наб., д 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2