SU845109A1 - Преобразователь активной мощностиВ КОличЕСТВО иМпульСОВ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике и предназначено дл  преобразовани  активно мощности переменного тока в количест во импульсов. Известен преобразователь мощности содержащий устройство перемножени  взличин входного тока и напр жени  и преобразователь полученного произведени  в выходную величину, в основе работы которого лежит реализаци  зависимости Р U(t). i ( t)dt, ct J -i - активна  мощность; и 11.) - соответствующие теку щие значени  входног тока и напр жени ; Т - перцод колебаний входного тока или напр жени  р1 . Наиболее близким по технической с -щности к изобретению  вл етс  пре образователь активной мощности в циф ровой код, состо щий из калиброванного резистора, управл емого делител , ключа, преобразовател  напр жени в код,генератора образцовой частоты, регистра,триггера знака,логических устройств,элементов И,синхронизатора, счетчика-И су матора - делител  (.2J. Измерение активной мощности Рд в этом устройстве основано на использовании равенства 1 1 Р,. .г J Uv t) - i i t)dt - Z и ,1-. л Т Jn - 1 -1 где Т - период переменного тока; и ., I . - мгновенные значени  напр жени  и тока; n - число отсчетов за период Т. Оба эти преобразователи имеют низкую точность преобра.зовани . Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани . Достигаетс  это тем, что в преобразователь активной мощности в количество импульсов, содержащий, калиброванный резистор, преобразователь напр жени  в код, генератор образцовой частоты, триггер знака, логическое устройство, элементы И, сумматор-делитель , счетчик и ключ, в котором шины входного тока подключены к выводам калиброванного резистора, выход ключа соединен с первым входом преобразовател  напр жени  в код, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход знака преобразовател  напр жени  в код соединен с первым входом логического устройства и через первый элемент И с входом триггера знака, выход которого подключен к второму входу логического устройства, а выходы последнего, соединены с входами сумматора-делител , в него введены фиксаторы уровн , сдвиговый регистр, элементы задержки, формирователь импульсов и преобразователь кода в число импульсов, причем выводы калиброванного резистора через первый фиксатор уровн  соединены с первым входом ключа, шины входного напр жени  через второй фиксатор уровн  подключены к второму входу ключа, входы сброса в нуль фиксаторов уровн  соединены с выходом элемента задержки и входами сброса в нуль счетчика,преобразовател  напр жени  в код, сдвигового регистра, сумматора-делител , управл ющие входы фиксаторов уровн  соединены с пр мым выходом т-го разр да счетчика, с управл ющим входом ключа и первым входом второго элемента И, первый выход преобразовател  напр жени  в код соединен с вторым входом второго и первым входом третьего элементов И, третий вьлход - с входом управлени  сдвигового регистра , выход генератора образцовой частоты соединен с входом счетчика и первым входом четвертого элемента И, выход третьего элемента И подключен к третьему входу логического устройства , выход второго элемента И - к входу сдвигового регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам логического устройства, а выходы последнего подключены через сумматор-делитель к первой группе информационных входов преобразовател  кодов в число импульсов, вход формировател  импульсов подключен к одной из шин входного тока, а выход к входу элемента задержки и к входу записи преобразовател  кодов в шсло импульсов , инверсный выход т-го разр д счетчика соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, а ег информационные входы подключены к второй группе информационных входов преобразовател  кодов в число импульсов . Преобразователь кодов в число импульсов содержит регистр, блок сравнени  кодов, элементы И и ИЛИ, элемент неравнозначности и реверсивный счетчик-регистр, причем его вход записи подключен к входам записи регистра и реверсивного счетчика-регистра , перва  группа информационных входов подключена к соответствующим входам реверсивного счетчика-регистра , а втора  группа к соответствующим входам регистра и блока сравнени  кодов, другие входы последнего

подсоединены к выходам регистра, а выходы через элемент ИЛИ - к первому входу п того элемента И, входы сложени  и вычитани  реверсивного счетчика-регистра подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам старшего разр да-, а информационные выходы подсоединены через элемент неравнозначности к вторым входам четвертого и п того элементов И, выход п того элемента И. соединен с входом реверсивного счетчика-регистра, выходы четвертого и п того элементов И подключены соответственно к первой и второй выходным шинам преобразовател  .

На чертеже приведена структурна  схема преобразовател  активной мощности в количество импульсов.

Преобразователь состоит из калиброванного резистора 1, фиксаторов 2 и 3 уровн , ключа 4, преобразовател  5 напр жени  в код, генератора 6 образцовой чадтоты, триггера 7 знака, элементов И 8, 9 и 10, логического устройства 11, сдвигового регистра 12, сумматора-делител  13, элементов 14 и 15 задержки, формировател  16 импульсов, счетчика 17 и преобразовател  18 кодов в число импульсов, содержащего регистр 19, блок 20 сравнени  кодов, элемент ИЛИ 21, элемент И 22, 23, элемент неравнозначности 24 и реверсивный счетчик-регистр 25.

Калиброванный резистор 1, соединенный с фиксатором 2, и фиксатор 3 подключены к входным шинам тока и напр жени  соответственно. Выходы фиксаторов 2 и 3 через соответствующие входы ключа 4 подключены к входу преобразовател  5, в.торой вход которого соединен с выходом генератора

6,входом счетчика 17 и первым входо элемента 23, Выход преобразовател  5 соединен через элемент 10 с входом устройства 11, остальные входы которого соединены соответственно с информационными выходами регистра 12, выходом знака преобразовател  5 и выходом триггера 7, а выходы - с входами сумматора-делител  13. Выход знака преобразовател  5,соединен также через элемент 8 с входом триггера

Claims (2)

1. 7,а выход синхроимпульсов - с входом управлени  регистра 12. Выход последнего разр да сумматора-делител  13, в цепи переноса которого включены элементы 14 задержки, через элемент 14 задержки соединен с входом первого разр да. Вход формировател  16 соединен с вход«ой шиной тока, а выход - с входами записи регистра 19 и счетчика-регистра 25 и через элемент . 15 - с входами сброса фиксаторов 2 и 3, преобразовател  5, регистра 12, сумматора-делител  13 и счетчика 17. Пр мой и инверсньай выходы т-го разр да счетчика 17 соединены соответственно с входами управлени  фиксаторов 2 и 3, ключа 4 и вторым входом элемента 9, и вторыми входами элементов 8 и 10, Информационные выходы счетчика 17 соединены с информационными входами регистра 19 и соответствующими входами блока 20, . другие входы которого соединены с информационными выходами регистра 19 а выходы - с входом элемента ИЛИ 21. Выход элемента ИЛИ 21 соединен через элемент 22 с первой выходной шиной преобразовател  и входом счетчикарегистра 25, информационные входы ко торого соединены с выходами сумматора-делител  13, выходы - с входами элемента 24, а входы сложени  и вычитани  соответственно - с пр мым и инверсным выходами старшего разр да . Выход элемента 24 соединен с вто рыми входами элементов И 22 и. 23, а выход элемента И 23 подключен к второй выходной шине преобразовател . Преобразователь активной мощности работает следующим образом. Формирователь 16 вьщел ет периоды Т колебаний входного тока и в начале каждого периода формирует импульс, управл ющий переносом информации из счетчика 17 в регистр 19 и из сумматора-делител  13 - в счетчик регйстр 25 и сбросом в ноль фиксаторов 2 и 3 преобразовател  5, регистра 12, сумматора-делител  13 и счетчика 17. По следний между каждыми двум  импульсами с выхода формировател  16 подсч тывает количество импульсов N часто той следовани  fg с выхода генератор образцовой частоты NT о пропор 1;иональное периоду входного тока. В моменты установлени  в единично состо ние т-го разр да счетчика 17 фиксаторы 2 и 3 запоминают соответст венно значение падени  напр жени  на калиброванном резисторе 1, пр мо про порциональное мгновенному значению входного тока и мгновенное значение входного напр жени  и.,- . Напр жение с фиксаторов 2 и .3 подключаетс  к входу преобразовател  5 ключом 4 соответственно при единичном и нулевом состо нии т-го разр да счетчика 17. На прот жении времени нахождени  т-го разр да счетчика 17 в одном и. том же состо нии преобразователь 5 формирует серию синхроимпульсов/ на прот жении действи  каждого из которых с выхода последнего поступает значение очередного разр да кода преобразуемого напр жени . Таким образом при единичном состо нии т-го разр да счетчика 17 на выходе преобразовател  5 формируетс  последовательный код напр жени , пропорционального мгновенному значению входного тока, которое поступает через элемент 9 на вход регистра 12 и поскольку сдвиг в последнем осуще ствл етс  концом каждого синхроимпульса записываетс  в этом регистре к окончанию своего формировани . При переключении т-го разр да счетчика 17 в нулевое состо ние тригт гер 7 устанавливаетс  в состо н ие, соответствукщее знаку мгновенного значени  тока (в единичное - при минусе , нулевое при плюсе). Разр ды кода мгновенного значени  входного напр жени  U. , поочередно формирующиес  на выходе преобразовтел  5, через элемент 10 поступают на вход логического устройства 11 и, если имеют единичное значение, разрешают перенос кода напр жени , пропорционального мгновенному значению тока, сдвигающегос  в регистре 12 на один разр д вправо с окончанием каждого синхроимпульса, из регистра 12 в сумматор-делитель 13, где производитс  сложение его с уже наход щимс  там кодом. Причем .устройство 11 произво- , дит сравнение знаков мгновенных значений входного тока и напр жени  (.соответственно потенциалов на выходе триггера 7 и выходе знака преобразовател  5) и при их совпадении подклю1чает к входам сумматор а-делител  13 пр мые выходы регистра 12, а при несовпадении - инверсные и устанавливает старший (знаковый) разр д сумматора-делител  13 в соответствующее состо ние. Такчм обрдзом, к концу преобразовани  очередного значени  входного напр жени  в код в сумматоре-делителе 13 фиксируетс  пр мой (.при положительном знаке) или обратный (при отрицательном знаке) код числа, пропорционального очередному произведению мгновенных значений входного тока и напр жени , а к концу очередного периода колебаний входного тока код числа, пропорционального сумме произведений мгновенных значений входного тока и напр жени  за этот период, т. е. значению активной энергии W КЙ и, .1 ,, где К - коэффициент пропорциональности . В нечсше следук цего периода код числа, соответствующего значению активной энергии, переноситс  из сумматора-делител  13 в счетчик-регистр 25. Счетчик 17, регистр 19, блок 20 и элемент 21 образуют интегратор последовательного переноса, на выходе которого формируетс  частотноимпульсна  последовательность частотой следовани  где Nj. -числова  емкость счетчика 17 и регистра 19. Импульсы этой последовательности, поступают через элемент 22 на вход счетчика-регистра 25, работающего в режиме вычитани  при нулевом значении старшего разр да (код энергии пр мой , знак - положительный) или в сложени  - при единичном состо нии (код энергии - обратный, знак - отрицательным). При установлении всех разр дов счетчика-регистра 25 в нулевое состо ние при вычита нии или единичное - при сложении на выходе элемента 24 по вл етс  нулево сигнал, запрещающий прохождение импульсов частотой следовани  f и fg соответственно на выходе элементов 22 и 23. При этом за врем  t от момента пе реноса кода энергии в счетчик-регист 25 до установлени  нул  на выходе элемента 24 На выход элемементов 22 и 23 про йдет количество импульсов, пропорционапьное -соответственно значению активной энергии и значению активной мощности Рд р, к,.., Преимуществом преобразовател  активной мощности в количество импульсов  вл етс  независимость результат вычислени  активной мощности от периода входного тока, котора  обеспечиваетс  путем делени  результата вы -числени  активной энергии на величину этого периода, а не за счет фиксированного числа отсчетов за период Это, в.о-первых, позвол ет определ ть значение активной энергии, и во-вторых , дает возможность проведени  от счетов мгновенных значений входного тока и напр жени  на прот жении всего периода независимо от частоты колебаний входных сигналов, а следова тельно приводит к полному учету информап ,ии за период, результатом чего  -вл етс  снижение погрешности ее пре образовани . Формула изобретени  1. Преобразователь активной мощности в количество импульсов, содер жащий калиброванный резистор, преоб разователь -)апр жени  в код, генера тор образцовой частоты, триггер зна ка, логическое устройство,элементы И сумматор-делитель, счетчик и ключ) котором шины входного тока подключе ны к выводам калиброванного резисто ра, выход ключа соединен с первым входом преобразовател  напр жени  в код, второй вход которого соединен выходом генератора образцовой частоты , выход знака преобразовател  напр жени  в код соединен с первым входои лохического устройства и через первый элемент И с входом триггера знака, выход которого подключен к второму входу логического устройства , а выходы последнего соединены с входами сумматора-делител , отичающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , в него введены фиксаторы уровн , сдвиговый регистр, элементы задержки , формирователь импульсов и преобразователь кода в число импульсов , причем выводы калиброванного резистора через первый фиксатор уровн  соединены с первыг-i входом ключа, шины входного напр жени  через второй фиксатор уровн  подключены к второму входу ключа, входы сброса в нуль фиксаторов уровн  соединены с выходом элемента задер/кки и входами сброса в нуль счетчика, преобразовател  напр жени  в код, сдвигового регистра, сумматора-делител , управл ющие входы фиксаторов уровн  соединены с пр мым выходом т-го разр да счетчика, с управл ющим входом ключа и первым входом второго элемента И, первый выход преобразовател  напр жени  в код соединен с вторым входом второго и первым входом третьего элементов И, второй,выход - с входом управлени - сдвигового регистра, выход генератора образцовой частоты соединен с входом счетчика и первым входом четвертого элемента И, выход третьего элемента И подключен к третьему входу логического устройства, выход второго элемента И,- к входу сдвигового регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам логического устройства, а выходы последнего подключены через сумматор-, делитель к первой группе информационных входов преобразовател  кодов в число импульсов, вход формировател  импульсов подключен к одной из шин входного тока, а выход к входу элемента задержки и к входу записи преобразовател  кодов в число импульсов, инверсный выход т-го разр да счетчика соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, а .его информационные выходы подключены к ьторой группе информационных входов преобразовател  кодов в число импульсов .
2. 2. Преобразователь по п. 1, о т ;1ичающий с  тем, что преобразователь кодов в число импульсов содержит триггер, блок сравнени  кодов , элементы И и ИЛИ, элемент неравнозначности и реверсивный счетчикрегистр ,- причем его БХОД записи подключен к входам записи регистра и реверсивного счегчика-регистра, перва  группа информаи1гопн:.,)х входов под