Преобразователь действующего значениянапряжения

 

O Il H C A H H K „„ 3679

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Соцмапмстмческмх

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 30 07 ° 79 (21) 2003048/18-21 с присоединением заявкм М— (23)Приоритет . (5))М. Кл.

Н 03 К 13/20

Веудеретееннм11 квинтет

CCCP де делам лзебретенкй и еткрмтнй

Опубликовано 07.06.81. Бюллетень Ж 21 (5g) ДК 681 325 (088. 8) Дата опубликования описания 09 06.81 (22) Авторы изобретения коцц,.„В. С . Гутников, В.В..Лопатин и С. Г. Шип т й,„- ;.. йт ге ьь ! тт т с а (7lj Заявитель . Ленинградский ордена Ленина нолитехниееск и и гуеа тт, "---".. U2:" и . им. M.È,Êàëèíèíà (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для построения аналогоцифровых преобразователей действующего значения напряжения или мощности переменного тока.

Известно устройство для измерения действующего значения напряжения, которое содержит преобразователь частота-код, преобразователь напряжениечастота и преобразователь напряже16 ния в длительноств импульса, входы которого объединены, а выходы через схему совпадения подключены ко входу преобразователя частота-код 11) .

$$

Недостатком описанного устройства является его низкое быстродействие. Чтобы получить результат измерения, не зависящий от частоты входного напряжения, в таких преобразователях необходимо производить усреднение выходной частоты за интервал времени, во много раз превыщающий максимально возможный период входного напряжения. В противном случае пульсация частоты приведет к пульсации величины кода.

Известен преобразователь действующего значения напряжения, содержащий выпрямитель, вход которого через переключатель, подключен к источнику входного сигнала и выходу преобразователя код-аналог, выход соединен со входами частотно-импульсного и время-импульсного преобразователей, к выходам которых подключен первый элемент И, второй элемент И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к.выходу третьего элемента И, а выход через регистр соединен с входом преобразователя код-аналог (21 .

Основным недостатком описанного преобразователя является низкое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Г

836793

1 T

Х 3

Цель достигается тем, что в преобразователь действующего значения напряжения, содержащий выпрямитель, вход которого через переключатель подключен к источнику входного сйг5 нала и выходу преобразователя коданалог, а выход соединен со входами частотно-импульсного и время-импульсного преобразователей, к выходам которых подключен первый элемент И, lp второй элемент И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу третьего элемента И, а выход через регистр соеди- 15 нен со входом преобразователя коданалог -, введены функциональный преобразователь, умножитель частоты, -. триггер, формирователь, вход которого соединен с источником входного сигнала, выход - с входом умнцжителя частоты, счетным входом триггера и установочным входом функционального преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом первого эле- 25 мента И, выход — с первыми входами второго и третьего элементов И, выходы умножителя частоты соединены с времязадающими входами частотно-им пульсного и время-импульсного преоб- Зо разователей, прямой выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, а инверсный — со вторым входом третьего элемента И и управляющим входом переключателя и реги- д5 стра.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства.

Преобразователь содержит формирователь 1, умножитель 2 частоты, элек- 4р тронный переключатель 3, выпрямитель

4, частотно-импульсный преобразователь 5, время-импульсный преобразователь 6, элементы И 7-9, функциональный преобразователь 10, триггер 45

il, реверсивный счетчик 12, регистр

13, преобразователь код-аналог 14.

Рассмотрим работу преобразователя.

Преобразователь работает по прин50 ципу разновременного интегрирования преобразуемого напряжений U и напряжения, поступающего на переключатель

3 c âû oäà преобразователя код-ана3юг 14. При этом реверсивный счет55 чик выступает в качестве интегратора, .а регистр 13 — в качестве дискретизатора астатической системы с кванФ тованием интеграла.

Предположим, что с окончанием импульса с. выхода формирователя 1 подвижный контакт переключателя 3 оказался соединенным с источником входного сигнала Ux. Тогда переменное входное преобразуемое напряжение после выпрямления в,выпрямителе 4 поступает на входы преобразователей 5 и 6.

На времязадающие входы указанных преобразователей поступают импульсные напряжения с умножителя 2 частоты., частоты которых соответственно равны m f< и п f„ m n- коэффициенты умножения умножителя 2, причем в > и, а fx =1/Тк — частота входного преобразуемого напряжения.

Частота m f x используется в .ЧИП как опорная, à n ° f — как синхронизирующая в ВИП.

Выходные сигналы ЧИЛ и Врп соответственно равны: 1вХ . - 1 " Х

N Ry О р Я О где Ugy u Ug — входное и опорное на пряжения. На выходе элемента И 7 появляются пачки импульсов, равные :г ц причем число импульсов в пачке не зависит от частоты входного сигнала и пропорционально квадрату преобразуемого переменного напряжения за интервал времени Т . Эти пачки импульсов поступают в число-импульсный корнеизвлекающий функциональный преобразователь, и на реверсивный счетчик 12, включенный в режиме суммирования за период преобразования

Тх ит2 поступает число импульсов й„, 0 где 01 — действующее значение входного напряжения.

С приходом очередного импульса с выхода формирователя 1 триггер 9 изменит свое состояние, перебросит переключатель и подключит на вход выпрямителя 4 уравновешивающее напряжение О„; произойдет начальная установка корнеизвлекающего функционального преобразователя и его выход окажется соединенным с вычитающим выходом счетчика 12 через элемент И 9.

Код .числа, записанный в реверсивном счетчике 12, перепишется в регистр 13, а на выходе преобразователя 14 поя5 83679 вится напряжение, пропорциональное значению числа 11. .

uw = Р 11-, где Р— коэффициент передачи преобразователя код-аналог

В течение этого периода, когда на выходе переключателя присутствует напряжение 0, число, записанное в реверсивном счетчике изменится на величикуе 1О

N = — " .u = .,Рй

Uî > Vî

Разностное уравнение, описывающее процесс изменения кода в регистре

+N Я

"Х О 11, 1З 4-1 1 2. 1 0 О где N<+<- число, соответствующее коду, записанному в регистре в конце (1+1) такта преобразования, а N — соответственно в конце i-òîãî такта.

Таким образом, если параметры преобразователя выбраны так, чтор(ЧБ heal код Й„+ не зависит от кода Й„ .Это означает, что переходный процесс в преобразователе закончится за время одного цикла переключения блока 3, т.е. за один-два периода входного напряжения. Следует обратить внимание, что условие максимального быстродей-. ствия(Porn(np) =1 не зависит ни от 3я размера входного напряжения О><, ни от его частоты, Неточность выполнения этого условия, вызванная погрешностью узлов преобразователя, может несколько удлинить переходный процесс, однако и в этом случае он будет заканчиваться весьма быстро.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

40 Ф 337725, кл. Н 03 К 13/20, 1968.

2. Иартяшин А. И. и др. Преобразователи электрических параметров для

ll И систем контроля и измерения. Энергия, 1976, с..186-188 (прототип).

Формула изобретения

Преобразователь действующего значения напряжения, содержащий выпрямитель, вход которого через переклю3 6 чатель подключен к источнику входного сигнала и выходу преобразователя код-аналог, а выход соединен со входами частотно-импульсного и времяимпульсного преобразователей, к выходам которых подключен .первый элемент И, второй элемент И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к.выходу третьего элемента И, а выход через регистр соединен с входом преобразователя код-аналог, .о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью Повышения быс гродействия устройства, в него введены функциональный преобразователь,- умножитель частоты, триггер и формирователь, вход которого соединен с источником входного сигнала, выход . — с входом умножителя частоты, счетным входом триггера и установочным входом функционального преобразователя, сигнальный вход которого соединен с выходом первого элемента И, выход — с первыми входами второго и третьего элементов И, выходы умножителя частоты соединены с времязадающими входами частотно-импульсного и время-импульсного преобразователей, прямой выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, а инверсный — со вторым входом третьего элемента И и управляющим входом переключателя и регистра.

ВНИИПИ Заказ 3206/45 Тираж 988 Подписное

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