Анализатор колебаний напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЯЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п>830249 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) м. кл.з (22) Заявлено 30.07.79 (21) 2803008/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 0i R 19/04

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 150581, Бюллетень № 18 (53) УДК 621.317.72 (088.8) Дата опубликования описания 15 . 05 . 81 (72) Авторы изобретения

Б.Р. Гильгурт, И.П. Гринберг, О.

С.Г. Таранов и Р.Б. Х еинскнй, (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерениям и предназначено для измерения наибольшего отклонения при изменении исследуемого напряжения со скоростью, превышающей .заданную величину.

Известно устройство для измерения наибольшего отклонения при измерении исследуемого напряжения со скоростью, превышающей заданную, содержащее распределитель, блок счетчиковт ключи, разделительные диоды, пороговый элемент, инвертор, сумматор и дифференцирующий элемент Г1) .

Известно также устройство, содержащее блок счетчиков, входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя, первый вход которого подключен к выходу леового вычитателя f2) .

Недостатком этих устройств является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство,. содержащее блок счетчиков, входы которого соединены с соответствующими выхо дами распределителя, первый вход которого подключен к выходу первого вычитателя, введены четыре регистра, второй вычитатель, блок сравнения кодов, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразо° ватель и блок определения направления и длительности изменений,причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с шиной входноО го сигнала, а выход через первый регистр соединен cî,âõîäîì второго и третьего регистров и с первым входом второго вычитателя, второй вход .которого .соединен с выходом

1S третьего регистра и через четвертый регистр соединен с первым входом первого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом второго . регистра, выход генератора тактовых

20 импульсов соединен с синхронизирукФцими входами аналого-цифрового преобразователя, первого и третьего регистров и блока определения направления и длительности измерений, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствующими выходами блока сравнения кодов, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, а второй и третий входы соединены с соответствующими

830249 шинами сигналов допуска, первый, второй и третий выходы блока определения направления и длительности изменений соединены соответственно с синхронизирующими входами второго и четвертого регистров и распределителя.

Кроме того, блок определения направления и длительности измене,ний содержит девять элементов И, три элемента ИЛИ, три триггера, два элемента задержки и счетчик, причем первые входы первых восьми элементов И соединены с синхронизирующим входом блока определения направления и длительности изменений, вторые входы первого, второго и третьего элементов И соединены с первым входом блока определения направления и длительности изменений, второй вход, которого соединен со вторыми входами четвертого, пятого и шестого элемен- 20 тов И, .а третий соединен со вторым входом седьмого элемента И, третий. вход которого соединен с первым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с первыми входами 5 второго и третьего триггеров, с первым входом счетчика и с выходом первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом восьмого элемента

И и с первым входом первого элемента

ИЛИ„ второй вход которого соединен с выходами первого и четвертого эле ментов И, со вторыми входами второго и третьего триггеров и через второй элемент задержки соединен с первыми входами второго и третьего элементов

ИЛИ, выходы которых соединены соответственно С первым и вторым выходами блока определения направления и длительности изменений, третий выход которого соединен с выходом пер- 40 вого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходайи второго и п элементов И, со вторым входом первого триггера и с первым входом девятого элемента И, 45 второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, а выход - со вторым входом второго элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И. соединен с выходом счетчика, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, а третий — c выходом третьего элемента ИЛИ, третьи входы первого и пятого элементов И соединены с первым выходом второго триггера, второй выход которого соединен с третьими входами третьего и шестого элементов

И, четвертые входы которых соединены с первым выходом третьего триггера, второй выход которого соединен 60 с третьими входами второго и

I четвертого элементов И, выходы третьего и шестого элементов И соединены соответственно с третьими входами третьего и второго триггеров.

На чертеже представлена блок-схема анализатора колебаний напряжения.

Анализатор колебаний напряжения содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2-5, вычитатели

6 и 7, блок 8 счетчиков, распределитель 9, блок 10 сравнения кодов, генератор 11 тактовых импульсов и блок 12 определения направления н длительности изменений, причем вход преобразователя 1 соединен с шиной

13 входного сигнала, а выход через регистр 2 соединен со входами регистров 3 и 4 и с первым входом вычитателя 6, второй вход которого соединен с выходом регистра 3 и через регистр 5 соединен с первым входом вычитателя 7, второй вход которого соединен с выходом регистра 4, а выход — со входом распределителя 9, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 8 счетчиков, выход генератора 11 соединен с синхронизирующими входами преобразователя 1 регистров 2 и 3 и блока 12, входы которого соединены с соответствующими выходами блока 10, первый вход которого соединен с выходом.вычитателя б, а второй и третий входы соединены с соответствующими шинами

14 и 15 сигнала. допуска, первый,второй и третий выходы блока 12 соединеиы соответственно с синхронизирующими входами регистров 4 и 5 и распределителя 9.

Блок 12 содержит элементы 16-24 И, элементы 25-27 ИЛИ, триггеры 28-30, элементы 31 и 32 задержки и счетчик

ЗЗ, причем первые -входы элементов

16-23 соединены с синхронизирующим входом блока 12, вторые входы элементов 16-18 соединены с первым входом блока 12, второй вход которого соединен со вторыми входами элементов

19«21, а третий соединен со вторым входом элемента 22, третий вход которого соединен с первым выходом триггера 28, первый вход которого .соединен с первыми входами триггеров 29 и 30, с.первым входом счетчика 33 и с выходом элемента 31,вход которого соединен с выходом элемента 23 и с первым входом элемента 25,,второй вход которого соединен с вы ходами элементов 16 и 19, со вторы:ми входами триггеров 29 и 30 и через элемент 32 с первыми входами элементов. 26 и 27, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 12, третий выход которого соединен с выхо, дом элемента 25, второй вход элемента 27.соединен с выходами элементов 17 и 20, со вторым входом триггера 28 и с первым входом элемента 24, второй вход которого соединен с первым выходом триггера 28,а. выход — со вторым входом элемента

26, второй вход элемента 23 соеди830249 нен с выходом счетчика 33, второй вход которого соединен с выходом элемента 22, а третий с выходом элемента 27, третьи входы элементов

16 и 20 соединены с первым выходом . триггера 29, второй выход которого соединен с третьими входами элементов 18 и 21, четвертые входы которых соединены с первым выходом триггера 30, второй выход которого соединен с третьими входами эле- 10 ментов 17 и 19, выходы элементов -18 и 2.1 соединены соответственно с третьими входами триггеров 29 и 30.

Анализатор колебаний напряжений работает следующим образом.

Код с выхода преобразователя 1 переписывается в регистр 2, а затем в регистр 3. Таким образом, в момент прихода i-того импульса с выхода генератора 11 в регистре 2 будет код х., соответствующий теку- 20 щему значенйю входной величины U i, а в регистре 3 — код х.„, соответ; ствующий ее предыдущему значению.

Коды х и х; „ поступают на входы блока 6 вычитайия, с выхода которого 25 снимается код дх х„- - х.»„, который поступает в блок 10 сравнения кодов. На другие входы блока 10 по шинам 14 и 15 соответственно поступают коды, равные +VT и -VT,êîторые соответствуют минимальному приращению входного напряжения и определяют минимальную скорость регистрируемых изменений.

Если код дх > VT, то на первом выходе блока 10 сравнения кодовлогическая "1", а на втором и третьем выходах — логический "0". Если 40 ас с -VT, то на втором выкоде блока.

10 — логическая "1" . Если д х с ЧТ, то на третьем выходе блока 10 — логи- ческая "1".

В исходном состоянии регистры 4 и

5, счетчик 33, триггеры 28-30 находятся в . состоянии "0". Если д х! с VT, то на третьем выходе блока

10 — логическая "1", однако, так как щ триггер 28 находится s состоянии

"0", то элемент 22 Й остается закрытым. На выходах элементов 16,17,19 и

20 — логические "0" и состояние устройства не изменится.

Пусть, например, входное напряжение возрастает, и в i-тый момент времени д х станет больше ЧТ.Тогда на первом выходе блока 10 — логическая "1",и очередной импульс с выхода генератора 11 пройдет через 40 открытый элемент 18, триггер 30 установится в "1", после чего открывается элемент 17 И, и импульс с его выхода пройдет через открытый элемент

24 (триггер 28 еще находится в сос- 65 тоянии "0", через элемент 26 ИЛИ на синхронизирующий вход регистра 5.

При этом фиксируется код напряжения в момент, когда изменение напряжения ах превышает ЧТ и в регистре 5 код x х, . Импульс проходит также через элемент 27 на синхронизирующий вход регистра 4. При этом . фиксируется код напряжения, соответствующий возможному окончанию изменения напряжения, и в регистре 4 код х х; . По заднему фронту им:пульса триггер 28 устанавливается в состоянии "1", что свидетельствует о начале регистрации изменений напряжения, при этом элемент 24 закрывается и код в регистр 5 уже больше не записывается.

Если напряжение U> продолжает возрастать со скоростью больше V, т.е. дх >VT, то на первом выходе блока 10 сохраняется логическая "1", и очередной-импульс с выхода генератора 11 через открытый элемент 17 и через элемент 27 проходит на синхронизирующий вход регистра 4.

При этом в регистре 4 записываются новые значения х, равные х j+1 х„,... и т.д.

Если через некоторый интервал времени скорость изменения напряжения станет меньше V т.е. д х! с ЧТ, то на третьем выходе блока. 10 появляется логическая "1" и очередной импульс с выхода генератора 11 проходит через открытый элемент 22 (теперь триггер 28 в состоянии "1") на счетный вход счетчика 33, число состояний которого равно

m = at/Т, где дс - максимально допустимый интервал времени между дйумя изменениями напряжения, происходящими s одинаковом направлении со скоростью больше V, которые считаются одним колебанием. При этом импульс на синхронизирующий вход регистра 4 не поступает и в нем.хранится последний из кодов хк.

Если за время, не превосходящее

at, входное напряжение опять нач.нет возрастать со скоростью больше V

ro на первом выходе блока 10.появится логическая "1", один из импульсов генератора 11 пройдет через элемент

17 и через элемент 27 на синхронизирующий вход регистра 4, и в него запишется новое значение х„ . При этом импульс с выхода элемента 27 устанавливает в "0" счетчик 33. Если скорость изменения напряжения опять станет меньше Ч, то счетчик 33 начнет считать с нуля..

В противном случае, если за время де скорость изменения напряжение не превышает V, счетчик 33 переполняется, и очередной импульс

830249 с выхода генератора 11 проходит через открытый элемент 23 и элемент

25 на синхронизирующий вход распределителя 9. На входы распределителя

9 йоступает код, равный модулю разности кодов. хранящихся в регистрах

4 и 5, т.е. код, соответствующий разнице значений до начала и в конце изменения, происходящего со скоростью больше заданной

РЦ = txê- хнi.

Распределитель 9 сравнивает поступающий íà его входы код Ф0 с рядом фиксированных значений, при этом на одном из его выходов появляемся им- 15 пульс, который поступает на соответствующий вход блока 8 счетчиков.

Кроме того, импульс с выхода элемента

23 поступает на вход элемента 31 задержки, и через некоторое время,опре- 2Q деляемое параметрами элемента 31, триггеры 28-30 и счетчик 33 устанавливаются в состояние "0". После этого цикл работы устройства начинается с исходного состояния. 25

Если после того, как напряжение возрастает со скоростью большей V или если за время не превосходящее

he после того как скорость изменения возрастающего напряжения станет меньше V, напряжение начнет убывать со скоростью больше V, то на втором выходе блока 10 появится логическая

"1". При этом, очередной импульс с выхода генератора 11 пройдет через открытый элемент 19 и элемент 25 на сннхронизирующий вход распределителя 9, на входы которого поступает код, равный о"-О. Одновременно импульс с выхода элемента 19 поступает на счетные входы триггеров 29 и 30 .и элемент 32. На заднем фронте этого импульса триггеры 29 и 30 поменяют свое состояние на противоположное, что соответствует изменению направ- 45 ления колебания. Через некоторое время, определяемое параметрами элемента 32, импульс с выхода зле мента 32 пройдет через элементы 26 и 27 на синхронизирующие входы 50 регистров 4 и 5 и в них зафиксируются новые хначения х к х- .

Импульс с выхода элемента 27, кроме того, устанавливает в "0" счетчик

33, и он устанавливается в состояние "0". после этого начинается измерение нового изменения напряжения, которое происходит в противоположном направлении.

Если теперь напряжение убывает. со скоростью большей V, то триггер 29 60 находится в состоянии "1" и используются! элементы 1б и 20.

Точность анализатора колебаний напряжениЯ определяют параметрами примененного аналого-цифрового пре- 65 образователя 1 и является весьма высокой.

Формула изобретения

1. Анализатор колебаний напряжений, содержащий блок счетчиков, входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя, первый вход которого подключен к выходу первого вычитателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в. него введены четыре регистра, второй

1 вычитатель, блок сравнения кодов, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь и блок определения направления и длительности изменений, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с шиной входного сигнала, а выход через первый регистр соединен со входом второго и третьего регистров и с первым входом второго вычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра и через четвертый. регистр соединен с первым входом первого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, выход генератора тактовых импульсов. соединен с синхронизирующнми входами аналого-цифрового преобразователя, первого и третьего регистров и блока определения направления и длительности изменений, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствующими выходами блока сравнения кодов, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, а второй и третий входы соединены с соответствующими шинами сигналов допуска, первый, второй и третий выходы блока определения направления и длительности изменений соединены соответственно с синхронизирующими входамн второго и четвертого регистров и распределителя.

2. Анализатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что блок определения направления и длительности изменений содержит девять элементов

И, три элемента ИЛИ, три триггера, два элемента задержки и счетчик, причем первые входы первых восьми элементов И соединены с синхронизирующим входом блока определения направления и длительности изменений, вторые входы первого, второго и третьего элементов И соединены с первым входом блока определения направления и длительности изменений, второй вход которого соединен со вторыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И, а третий соединен со вторым входом седьмого элемента И, третий вход которого соединен с первым выходом первого триггера, первый вход которого сое830249

10 динен с первыми входами второго и третьего триггеров, с первым входом счетчика и с выходом .первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом восьмого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходами первого и четвертого элементов.И, со вторыми входами второго и третьего триггеров и через второй. элемент задержки соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы..которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока определения направления и длительности изменений,. третий выход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходами второго и пятого элементов И, со вторым входом первого триггера и с первым входом девятого элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, а выход — со вторым входом второго элемента ИЛИ, второй вход восьмого элемента И соединен с выходом счетчика, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, а третий — с выходом третьего элемента ИЛИ, третьи входы первого и пятого элементов И соединены с.первым выходом второго триггера, второй выход которого соединен с третьими входами третьего и шестого элементов И, четвертые входы которых соединены с первым выходом третьего триггера, второй выход которого соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И, выходы третьего и шестого элементов

И соединены соответственно с . третьими входамь третьего и второго

f5 .триггеров.

Истчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

20 Р 449345, кл. G Об G 7/12, 02.10.72.

2. Ермаков В.Ф. Анализатор колебаний напряжения. - Новая техника в электроснабжении и электрооборудовании промышленных предприятий. М., "Энергия", 1975, с. 98-103.

ВНИИПИ Заказ. 3307/52

Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4