Цифровой ваттметр

 

I (4

1 по беэеи

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскин

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дбйолиительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.04.72 (2l) 1776692/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.78. Бюллетень М 15 (4б} Дата опубликования описания Р6. 09. 78 (51) М. Кл, G01 R 21/06

Государственный квинтет

Сееетв Инннстрев СССР не делам нэеервтвннй н еткрытнй (53) УДК

621.317.725 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Я. Минц, В. Н. Чинков, М. В. Паланка, В. T. Рябуха и О. Г. Гриб (7!) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ BATTMETP!

Изобретение относится к цифровой электроиэ. мерительной технике и электроприводу и может быть использовано как в качестве измерительного прибора, так и датчика мощно ти в системах регулирования крупных генераторов. 5

Известен цифровой ваттметр, содержащий входные устройства, подключенные к преобразователям аналог — код, выходы которых соединены с множительным устройством, а также реверсивные счетчики и блок управления (1J.

Его недостатком является ограниченный частотный диапазон и большие методические погрешности. К методическим погрешностям относятся погрешность дискретности и погрешность усреднения, вносимая частотно-импульсным преобразовать. 15 лем.

Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона.

Достигается это тем, что цифровой ваттметр, содержащий входные устройства, подключенные к еп преобразователям аналог — код, выходы которых соединены с множительным устройством, а также реверсивные счетчики и блок управления, снабжен импульсно-потенциальными вентилями, триггером, выходы которого подключены к управляющим входам вентилей, а также последователыю соединенными умножителем частоты и цифровым распределителем точек дискретизации, подключенным к входам запуска преобразователей аналог-код, к блоку управления и к раздельным входам тригге. ра, причем вход умножителя частоты соединен с выходом одного из входных устройств, а импульснопотенциальные вентили включены между входом множительного устройства и входами реверсивных счетчиков.

На чертеже приведена функциональная схема ваттме тра.

Ваттметр содержит входные устройства 1 и 2. преобразователи аналог — код 3 и 4, блок 5 управления, умножнтель 6 частоты, цифровой распределитель 7 точек дискретизации, множительное устройство 8, импульсно-потенциальные вентили 9 и 10, триггер 11 и реверсивные счетчики 12, 13, В состав цифрового распределителя 7 входят вентиль 14, триггер 15, счетчик 16, блок И 17 н блок ИЛИ 18.

Входные устройства 1,2 служат для обеспеч ния требуемого входного сопротивления прибора и изменения масштабов входных токов и напря6039l4

;3 жений. Их выходы соединены с входами преобразователей 3 и 4, блока 5 и умножителя 6 частоты.

Блок 5 управления синхронизирует работу прибора и управляет режимами работы счетчиков

12, 13 в зависимости от знака мгновенной мощности.

Умножитель 6 частоты имеет коэффициент умножения, равный числу точек. дискретизации m, и формирует импульсы с частотой следования mf><, где f„— частота входного сигнала. Выход умножителя 6 частоты подключен к одному из входов распределителя 7, друтой вход которого соединен с блоком управления 5.

Выходы распределителя 7 подключены к входам запуска преобразователей 3,4 и раздельным входам триггера 11, вентилями 9,10, включенными между выходом устройства 8 и счетчиками 12, 13.

Входы устройства 8 подключены к выходам преобразователей 3; 4, а счетчики 12,13 соединены с блоком 5. 20

Распределитель 7 предназначен для задания точек дискретизации (моментов измерения) мгновенных значений тока L (t<) и напряжения

U (t ) в течение одного периода или через один, два и т.д. (g) периодов. Он же служит для форми- 25 рования фазового сдвига Р< (2q + 1) между моментами измерения тока и напряжения. Принцип действия прибора заключается в следующем; ток l (t) и напряжения 11(t), подаваемые на зажимы прибора через устройства один, два, поступают на преобразователи 3,4 и блок 5 управления, Кроме того, один из входных сигналов, например, напряжение U(t), через устройство 1 подается на умножитель 6 частоты, с выхода которого импульсы поступают йа один иэ входов распределителя 7.

По сигналу пуска, поступающему с блока 5 на другой вход распределителя 7, последним формируются импульсы запуска преобразователей 3 и 4, 1 причем на запуск преобразователя 4 импульсы запуска поступают при Я = p, Д = (2с „. 4 ),. д,. И0

Преобразователями 3 и 4 мгновенные значения тока { ц ) и напряжения г.1 (ю t ) преобразуются в числовые эквиваленты: г гь1 1 г 45

Ъ", - „u(0< ) И)

1 (кцU(uncut(+ (gg+f) — )

I 50 где l.(up< ) и U(,þt<) — мгновенные значер ния тока и напряжения.s моменты времени1 (ф1--0);

U(&t (2qp g ) ) — мгновенные значе( ния напряжения, соответствую1цие фазовому сдви.у. =(2 р 1) — коэффициенты преобразоваг U ния преобразователей 3 и 4 соответственно;

a ", тг 1, т1 1" — числовые эквиваленты мгновенных значений тока и напряжения.

С выхода преобразователей 3 и 4 числовые

60 эквиваленты поступают на входы множительного

4 а 1 устроиства 8. При этом тг олин роз умножается и г ц на т1, а другой раз — на и 1

1 2.

На выходе множительного устройства получают пакеты импульсов тг(=t1 П" и =тг тг 4 г ц Ь

С Е 42

Эти пакеты поступают через вентили 9,10 на счетчики 12,13 соответственно в зависимости от состояния триггера 11 которое задается выходными импульсами цифрового распределителя 7 следующим образом. При формировании пакета т11 триггер

1 устанавливается в состояние, соответствующее открытому вентилю 9 и закрытому вентилю 10, а при формировании пакета т1 — в противопо. и ложное состояние, что приводит к противоположному состоянию вентилей 9 и 10. Пакеты имг1ульсов тг 1 и 111 интегрируются счетчиками 12,13 по всем точкам квантования m с учетом знаков мгновенных значений мощности в этих точках.

Результирующие показания счетчиков 12 и 13 будут равны

Я„ (=7. "

11. t m М я =Х тгг = тгг а( а 1=1Е2t,à Е Е2

С учетом выражений (1) получают кР yQ, И1 МЪ (2.) где К = K. К -коэффициент преобразования мощности является величиной, обратной дискрет1 ности преобразования Н =;г.

Рассмотрим более подробно принцип действия цифрового распределителя 7 для случая, когда точки дискретизации повторяются через период.

В исходном состоянии вентиль 14 закрыт потенциалом триггера 15, В счетчике 16 записывается число (2 — 1), где r — число разрядов счетчика, выбираемое на условия 2 m — 1.

Блок И 17 подключен к счетчику 16 так, что сигнал на выходе формируется при объеме;счетчика 2 -(-1) или 2,""--Я-1). Это соответствует фазовомг сдвигу точек дискретизации тока и наПряжения p2= — или р2=- . Возьмемпер"=Л вый случай.

При поступлении импульса пуска с блока 5 на распределитель 7 срабатывает триггер 15, открывая вентиль 14. Первый же импульс с выхода умножителя 6 проходит через счетчик 16 на запуск преобразователей 3,4 (P =0). Этим же импульсом триггер 11 устанавливается в состояние, соответствующее открытому вентилю 9 и закрытому вентилю 10, а в счетчик 16 записывается число 2 — (гтг — 1)

Преобразователи 3,4 преобразуют мгновенные значения тока и напряжения в точке tl (1= i) в числовые эквиваленты тг и т11 пОстунаюЩИЕ г и в устройство 8, с выхода которого число импульсов, i. Ц равное произведению т11 111 записывается в счетчик 12 через открытый вентиль 9. Через — имМТ1 пульсов, поступивших на вход счетчика 16, на выходе блока И 17 формируется импульс. Этот им603914

Составитель В. Скоморохов

Техред М.Келемеш Корректор Д. Мельниченко

Редактор А. маркович

Тираж 1112 Поднисное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьпМ

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Эакаэ 2434/39

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 пульс устанавливает трипер 11 в состояние, при котором вентиль 10 открыт, а вентиль 9 закрыт; поступает в блок управления 5 и запускает преобразователь 4. Число импульсов выхода преоб. разователя 4, пропорциональное мгновенному значению напряжения поступает на множительное устройство 8, где оно перемножается с числом Зэ

С

Число импульсов т1 т3 " с выхода устройС„С2, ства 8 через открытий вентиль 10 записывается в реверсивный счетчик 13. Через (m+1) входных импульсов счетчика 16 на его выходе формируется второй импульс запуска преобразователей 3;4, соответствующий точке t -- — 2 и 51=0. В даль2л нейшем работа схемы повторяется.

После формирования всех m точек дискретизации из блока управления 5 выдается импульс, возвращающий триггер 15 в исходное состояние, вентиль 14 при этом закрывается и процесс измерений прекращается. Показания реверсивных счетчиков 12, 13 будут пропорциональны активной и реактивной. мощностям.

В случае необходимости для дальнейшего рас. ширения частотного диапазона точки дискретизации можно задавать через два, три, и т.д. периодов.

Формула изобретения

Цифровой ваттметр, содержащий входные устройства, подключенные к преобразователям аналогкод, выходы которых соединены с множительным устройством, а также реверсивные счетчики и блок управления, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, он снабжен двумя импульсно-потенциальными вентилями, триггером, выходы которого подключены к управляющим входам вентилей, а также последовательно соединенными умножителем частоты и цифровым распределителем точек дискретизации, подключенным к входам запуска преобразователей аналог — код, к блоку управления и к раэ. дельным входам триггера, причем вход умножителя частоты соединен с выходом одного из входных устройств, а нмпульсйо-потенциальные вентили включены между выходом множительного устройства и входами реверсивных счетчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Малыгина Н. В. Метод простроения цифровых ваттметров постоянного и переменного тока. Цифровая электронзмерительная техника

ОНТИПРИБОР, ч, 11,1966.