Устройство преобразования мощности в период следования импульсов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (»)S43948

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено09.10.75 (21) 2181870/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано25,01.77,Б оллетень №З (45) Дата опубликования описания 11.05.77 (51) М. Кл,и

606 G 7/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений н открытий (53) УДК 621.374.З2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А, Пасынков и И. А, Соболева (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ NOilIHOCTN В ПЕРИОД

СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к эпектроизмеритепьной технике и может быть использовано, например, дпя создания ваттметров активной мощности.

Известен преобразоватепь мощности в 5 интервал времени, содержащий множительное устройство, ключ интегратор, сравнивающее устройство, генератор компенсирующего напряжения (1).

Точность преобразования обуславливает- )О ся уровнем помех переключающего устройства и работой интегратора в режиме разновременного сравнения. Преобразователь является узкополосным, что объясняется зависимостью компенсирующего напряжения от частоты входных сигналов и зависимостью времени интегрирования от длительности периода входных сигналов.

Это устройство имеет низкую точность.

Другое известное устройство преобразования мощности в интервал времени содержит генератор линейного измеряющегося напряжения, соединенный с входами первого устройства сравнения, выход которого подключен к бпоку управления. Источник входного сигнала, пропорционапьного напряжению, подключен к входам блока управления и выпрямителя, выход которого подсоединен к входу первого устройства сравнения. Кроме того, выход блока управления связан с входами всех трех ключей, причем вход третьего ключа подсоединен к источнику образцового опорного напряг ения, выходы же всех ключей подсоединены к входу интегратора, вь;ход которого связан с входом второго устройства сравнения. Выход последнего соединен с входом блока управления. Логическая схема "И", счетчик импульсов и отсчетное устройство преобразуют интервап времаии в код и нами не рассматриваются (2j.

Однако низкая точность преобразования, вызванная статической погрешностью аналоговых ключей и интегратора, работающего в режиме разновременного сравнения, и ограниче)нный частотный диапазон, вызванный не идеально прямоугольной формой импульсов первого устройства сравнения, инерционностью блока управления и ключей, приводит к возрастанию погрешности с ростом частоты входных сигналов.

543948

Цель изобретения — пэвьпцение точности и расширение частотного диапазона.

1!эстигается этэ тем, чтэ в устройство для преобразования мошности в период следования импульсов, содержашее генератор линейно измеряюшегося напряжения и блок сравнения, введены генератор треугольного напряжения, первый второй, третий и четвер) тый ограничители, первый и второй инверторы и интегратор, причем генератор тре- ð угольного напряжения подключен к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого ограничителей. Первый вход первого и третий вход второго ограничителей соединены между собой, третий вход пер- i5 вэгэ и первый вход второго ограничителей присоединены соответственно к входу и выходу первого инвертора. На первые входы третьего и четвертого ограничителей поданы постоянные напряжения, а третьи их вхо- 2) ды соединены и подключены к выходу генератэра линейно изменяюшегэся напряжения, вход которого присоединен к выходу блока сравнения, а егэ вход через интегратор подключен к выходу второго инвертэра, сэединеннэгэ с первыми выходами первого и третьего и вторыми выходами второго и четвертого эграничителей, вторые выходы первого и третьего и первые выходы втэрэгэ и четвертэгэ ограничителей подсоединены к входу интегратора.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняюшие его работу.

Устройство сэстэит из генератора 1 тре35 угольного напряжения, выход кэтэрэгэ соединен с вторыми вхэдами ограничителей 2, 3, 4 и 5. Первый вход ограничителя 2 соединен с источником 6 сигнала, прэпэрциэнальнэгэ напряжению, а третий егo вход—

40 с источником 7 сигнала, прэпэрциэнальнэгэ току. Третий вход ограничителя 3 соединен с источником 6 сигнала,а первый вход с выходом первого инвертэра 8,вход которого связан с ис45 точником 7 сигнала, пропорционального току. Первый вход ограничителя 4 связан с источником 9 образцового положительногэ напряжения, а третий егэ вход с выходом генератора 10 линейно изменяк;шегося напряжения. Выход последнего подсоединен также к третьему входу ограничителя 5, первый вход которого соединен с источником 11 образцового отрицательного напряжения.

Положительные выходы ограничителей

2 и 4 и отрицательные выходы ограничителей 3 и 5 соединены с входом второго инвертора 12, выход которого, а также отрицательные выходы ограничителей 2 и 50

4 и положительные выходы ограничителей 3 и 5 связаны с входом, интегратора 13, а его выход подключен к входу блока 14 сравнения. Выход блока 14 соединен с вхо дом генератора 10.

Устройство работает следуюшим образом. На второй вход ограничителя 2 поступает треугольное переменное напряжение от генератора (см, фиг. 2а) на первый вход — входное напряжение Ц источника 6, на третий вход -IJ источника 7, где

М

Ц„- напряжение, пропорциональное напряжению источника 6, Д„- напряжение, пропорциональное току источника 7, на второй вход ограничителя 3 поступает треугольное напряжение и на третий вход - напряжение на первый вход через инвертор 8 х > входное напряжение U> (см. фиг. 2,б), на второй вход ограничителя 4 поступает треугольное напряжение и на первый вход сигнал ) на 3-й вход -U где U - обо ос> о разцовое положительное или отрицательное напряжения, Ц вЂ” выходное напряжение генератэря 10 (фиг. 2,з), на второй вход ограничителя 5 поступает треугольное переменное напряжение, на третий вход сигнал U а на первый вход U Напряжение U (фиг, 2,ж) имеет пилообразную ос форму и описывается выражением 5 =ИЛt;, где ((ц — тангенс угла наклона напряжения U (ôm . 2ж). Особенностью генератора

10 является то, что в момент прихода управляюшего имульса его выходное напряжение мгновенно падает до нуля, а затем начинает снова линейно нарастать.

Ограничители производят ограничение поступаюших на их входы напряжений относительно нуля, Каждый ограничитель имеет по два выхода — положительный и отрицательный относительно нулевого уровня.

Среднее значение выходного напряжения за период Т треугольного напряжения для ofраничителя 2 с отрицательного выхода (cM. фиг. 2,г). т г

«Р Т)) 4 2 gA а с положительного выхода (см. фиг. 2,в) т 1

Г

Рср т 4 Я 4Am о для ограничителя 3 аналогично (см. фиг. 2д, е) т

° =-- Г"" — " — " " 1 эсР т3 4 2 4Am

О т г

Ц Uy (U у)

4ср Т 4 2 4 Ам

+ о

543948 достигается за счет введения в схему известного преобразователя трех ограничителей, генератора компенсирующего напряжения и инвертора с соответствующими связями, 5 что позволило исключить погрешность от неидеальности статических характеристик ключей и погрешность интегратора, работающего в режиме разновременного сравнения. Расши« рение же частотного диапазона получается за счет использования в схеме преобразователя менее инерционных устройств. о

Графики этих напряжений приведены на фиг. 2 r, д, з, и. Напряжения Q Ц ц Ц посту4Ъ 4> %> в пают на интегратор 13 непосредственно, а H p eH" 2 з в и 3т — через инвертор 12.

На интеграторе 13 происходит одновременное интегрирование этих напряжений до тех пор, пока не выполнится равенство интегралов (см. фиг. 2,к,л,м)

tg (1 » 1 1 42Р g 2 +ScP cÐ

1, =, - ь, о

Ь.

"(1 . . т (Зср вcp - ир (Ыр

4. 2 " Ь2

3: т десь 4 Ь 3 ъ б, св — постоянные интегрирования интегратора по разным ЗБ входам, 1„ — ремя интегрирования входных сигналов. Начало и конец 6 фиксирует х сравниваюшee устройство, которое запускает ГКН управляющим импульсом (см. фиг.

2н ), а затем прекращает линейно изменяю- 40 шее напряжение, периодически с периодом (графики на фиг. 2). Так как Ц„пропорционально напряжению, à U> òoêó изменяемой цепи, то после преобразования подучим

= hatx где 4„и М A — коэффициенты преобразования. Отсюда P = к1х, т.е. активная мощность прямо пропорциональна периоду следованияя имлульсов от сравнивающего уст- 50 ройс тва.

Повышение точности преобразоватепя для ограничителей 4 и 5 выражение можно записать о т г

1 (A ос о (Uîc тто)

U асср т 4. о

Формула изобретения

Устройство для преобразования мощности в период следования импульсов, содержащее генератор линейногэ изменяющегося напряжения и блок сравнения, о т л и ч а ю щ е е ся тем, что, с целью повышения точности и расши рения частотного диапазона, оно снабжено генератором треугольного напряжения, первым, вторым., третьим, и четвертым ограничителями, первым и вторым инверторами и интегратором, причем генератор треугольного напряжения подключен к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого ограничителей, первый вход первого и третий вход второго ограничителей соединены между собой, третий вход первого и первый вход второго ограничителей присоединены соответственно к входу и выходу первого инвертора, на первые входы третьего и четвертого ограничитепей поданы постоянные напряжения, а третьи их Входы соединены и подключены к выходугенератора линейно изменяющегося напряжения, вход которого присоединен к выходу блока сравнения, а вход его через интегратор подкпючен к выходу второго инвертора, соединенного с первыми выходами первого и третьего и вторыми выходами второго и четвертого ограничителей, вторые выходы первого и третьего и первые выходы второго и четвертого ограничителей подсоединены к входу интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

14228332, М.КтР. Q 06 F 5/00, 17.06.67.

2."Автометрия", N2 2, 1969 г., стр. 26 (прототип).

Составитель М. Барашков

Редактор E. Гончар Техред М. Левипкая Корректор И. Гоксич

Заказ 872/64 Тираж 818 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4