PL231674B1 - Układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym - Google Patents

Abstract

W sposobie mierzy się czterokrotnie wartość chwilową napięcia na dwójniku w równych odstępach czasu Ts które są mniejsze od 1/2 okresu T napięcia, oraz mierzy się czterokrotnie wartość chwilową natężenia prądu płynącego przez dwójnik w tych samych równych odstępach czasu Ts. Kolejność wykonania czterech pomiarów wartości chwilowej napięcia na dwójniku względem czterech pomiarów wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik jest dowolna przy zachowaniu warunku, że pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik realizuje się w odstępie czasu Tp=|t1-t5|=nTs, gdzie nє{4, 5, 6, ...}. Na podstawie otrzymanych z pomiarów wyników oblicza się parametr pomocniczy θ, a następnie oblicza się rezystancję, reaktancję i moduł impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym. Układ zawiera multiplekser analogowy przełączający naprzemiennie na wejście przetwornika analogowo cyfrowego sygnały napięciowe o wartościach proporcjonalnych do prądu dwójnika i napięcia na dwójniku, przy czym układ wykonuje naprzemiennie po cztery pomiary wartości chwilowej prądu i napięcia. Wynik pomiaru z przetwornika analogowo cyfrowego przesyłany jest do kolejki połączonych szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci, zachowujących wyniki ostatnich ośmiu pomiarów, które połączone są z układem obliczania parametrów, który oblicza wartość parametru pomocniczego θ, a następnie oblicza wartości rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdych kolejnych czterech wartości chwilowych prądu lub napięcia.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, znajdujący zastosowanie przy badaniu właściwości fizycznych elementów obwodów elektrycznych oraz właściwości elektrycznych obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego; znajdujący również zastosowanie w układach i sieciach sensorowych oraz biosensorowych (medycynie) oraz systemach energetycznych.

Znane są układy służące do wyznaczania parametrów impedancji dwójnika oparte na pomiarze napięcia na dwójniku oraz prądu płynącego przez dwójnik i następnie obliczaniu impedancji według wzorów bazujących na ilorazie napięcia i prądu. Najczęściej stosowane są układy oparte na próbkowaniu okresowym, w którym próbki są zbierane w równych odstępach czasowych.

Do układów tych należą rozwiązania bazujące na przekształceniu Fouriera - FFT, do których należą między innymi rozwiązania zamieszczone w opisach patentowych CN102193031 lub WO2011111867, WO03/069304, gdzie dodatkowo wykorzystuje się liczby zespolone. Rozwiązania te charakteryzują się koniecznością zbierania wielu próbek, zazwyczaj przynajmniej z jednego okresu, oraz stosunkowo dużą złożonością obliczeniową, co stanowi ich wadę, zwłaszcza w przypadku przenośnych multimetrów bateryjnych. W takich multimetrach bardzo istotne jest wykorzystywanie jak najmniejszej mocy obliczeniowej pozwalającej na obniżenie częstotliwości pracy mikroprocesora, a tym samym i zużywanej energii elektrycznej, co ma znaczący wpływ na koszt pracy i żywotność baterii. Zbieranie próbek z całego okresu ma także wpływ na czas otrzymywania wyników analiz. Dodatkowo często zachodzi problem synchronizacji próbkowania z badanym sygnałem, którego brak powoduje przeciek widma i dodatkowy błąd pomiaru.

Znane są także rozwiązania bazujące na równomiernym próbkowaniu synchronicznym nie bazujące na FFT, do których należy między innymi rozwiązanie zamieszczone w polskim zgłoszeniu patentowym PL399821. Charakteryzuje się ono prostotą wykonywanych obliczeń i brakiem konieczności zbierania próbek z całego okresu sygnału. Wadą rozwiązań z próbkowaniem synchronicznym jest konieczność stosowania układów synchronizacji najczęściej w oparciu o układy PLL, co powoduje rozbudowę i wzrost kosztów części sprzętowej urządzenia.

Istotą układu do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym według wynalazku, jest to, że układ ten zawiera parę zacisków wejściowych, do których przyłączone jest źródło napięcia sinusoidalnie zmiennego, w szczególności generator napięcia sinusoidalnie zmiennego, oraz parę zacisków wyjściowych, do których przyłączony jest dwójnik, którego impedancja jest mierzona. Pomiędzy parami zacisków przyłączony jest układ przetwarzający prąd dwójnika na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do prądu dwójnika, w szczególności rezystor wzorcowy przyłączony pomiędzy jednym z zacisków wejściowych i jednym z zacisków wyjściowych wraz z wzmacniaczem różnicowym mierzącym napięcie na rezystorze wzorcowym. Natomiast do pary zacisków wyjściowych przyłączony jest układ przetwarzający napięcie na dwójniku na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku, w szczególności wzmacniacz różnicowy. Obydwa wyjściowe sygnały napięciowe pochodzące z układów przetwarzających doprowadzone są do wejść multipleksera przełączającego te sygnały na wejście analogowe przetwornika analogowo cyfrowego, natomiast wyjście przetwornika analogowo cyfrowego jest połączone z buforem jednostki pamięci zawierającym wartość ostatniego pomiaru i stanowiącym jeden z ośmiu buforów połączonych ze sobą szeregowo i zawierających wartości ostatnich ośmiu pomiarów. Wyjścia buforów przyłączone są do wejścia układu obliczania parametrów.

Przełączanie multipleksera, wzbudzanie pomiaru w przetworniku analogowo cyfrowym oraz wzbudzanie obliczeń w układzie obliczania parametrów wykonywane jest przez kontroler toru pomiarowego. Kontroler toru pomiarowego wywołuje czterokrotny pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku w równych odstępach czasu Ts, które są mniejsze od % okresu Tnapięcia, otrzymując odpowiednio wyniki ui = ufa), U2 = ufa), U3 = ufa), U4 = ufa), gdzie ti, t2, t3, t4 są kolejnymi czasami pomiarów napięcia, oraz czterokrotny pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik w tych samych równych odstępach czasu Ts otrzymując odpowiednio wyniki ii = ifa), '2 = ifa), i3 = (7), 14 = i(te), gdzie ts, te, t7, te są kolejnymi czasami pomiarów prądu. Kolejność wykonania czterech pomiarów wartości chwilowej napięcia ui, u2, u3, u4 na dwójniku względem czterech pomiarów wartości chwilowej natężenia prądu ii, /2, /3, /4 płynącego przez dwójnik jest dowolna przy zachowaniu warunku, że pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku ui = ufa) i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik ii = i(ts) jest realizowany odstępie czasu T_p = |ti—ts| równemu całkowitej i nie

PL 231 674 Β1 mniejszej od czterokrotności odstępu czasowego T_s pomiarów wartości chwilowych prądu i napięcia, czyli T_p = nT_s gdzie n e {4, 5, 6, ...}. Jeżeli jako pierwszy wykonywany jest pomiar napięcia, to kolejne bufory zawierają wartości xi = ui,X2 = U2, Χ3 = U3, Χ4 = U4, xs = ii, xe = ϊς, χι - h, xs = 14, zaś jeżeli jako pierwszy wykonywany jest pomiar prądu, to kolejne bufory zawierają wartości xi = i-i, Χ2 = /2, Χ3 = 13, Χ4 = 14, Χ5 = ui, X6 = U2, Χ7 = U3, X8 = U4. Kontroler toru pomiarowego wzbudza układ obliczania parametrów po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdych kolejnych czterech wartości chwilowych prądu lub napięcia.

Opisaną funkcjonalność kontrolera toru pomiarowego korzystnie realizuje się za pomocą układu, który zawiera generator cyfrowego sygnału zegarowego, którego wyjście jest podłączone do wejścia wzbudzania pomiaru przetwornika analogowo cyfrowego. Układ kontrolera zawiera także resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów układ dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4, którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci, przyłączonych do przetwornika analogowo cyfrowego, informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru. Wyjście dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4 przyłączone jest do resetowanych w momencie rozpoczęcia pomiarów układów bufora resetu o długości 2 oraz dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2. Wyjście bufora resetu przyłączone jest do układu obliczania parametrów do wejścia sygnału cyfrowego wzbudzającego obliczanie parametrów. Bufor resetu gdy nadejdzie pierwszy sygnał inicjacyjny nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia drugiego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor przekazuje sygnał wzbudzenia do układu obliczania parametrów. Natomiast wyjście dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2 przyłączone jest do wejścia sygnału cyfrowego układu obliczania parametrów informującego czy w buforach jednostek pamięci przechowujących wartości trzeciego i czwartego pomiaru zapisane są wartości chwilowe prądu czy napięcia. Jeżeli przetwornik analogowo cyfrowy wysyła cyfrowy sygnał zakończenia przetwarzania natomiast nie wysyła cyfrowego sygnału o zakończeniu próbkowania lub sygnał ten nie jest przesyłany do kontrolera toru pomiarowego to sygnał z dzielnika częstotliwości wysyłany jest także do wejścia sterującego multipleksera, które jest przyłączone do wyjścia dzielnika. Natomiast jeżeli przetwornik analogowo cyfrowy wysyła cyfrowe sygnały zakończenia próbkowania i przetwarzania i są one przesyłane do kontrolera toru pomiarowego to wejście sterujące multipleksera przyłączone jest bezpośrednio do wyjścia trzeciego dzielnika częstotliwości przez wartość równą 8 zawartego w kontrolerze toru pomiarowego, który jest resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów i którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego przetwornika analogowo cyfrowego informującego, że przetwornik zakończył próbkowanie.

Układ obliczania parametrów wzbudzany jest po zebraniu pomiarów, czyli po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdych kolejnych czterech wartości chwilowych prądu lub napięcia, i oblicza następujące parametry:

• parametr pomocniczy Θ1 według wzoru:

2x„

4x, *4 + A^ł+4.x,(X|+O

4x₃ dla x₃ = 0 dla x₃ a 0 λ + 4χ₃ (X; + x₃) < 0 dla x₃ a 0 λ xj + 4x₃ (xj + x₃) > 0 a x₄ + 2x₂ < 0 dla x₃ A 0 λ x^ + 4x₃ (χ; + x₃) > 0 a x₄ + 2x₂ > 0

PL 231 674 Β1 • parametr pomocniczy Θ2 według wzoru funkcji:

„A.

2x_s

4x.

Θ,= ^x5-yl^xl⁺^^xd^xi^+xi)

4r

0₂ = χ_ΐ+^+4χ_&(χ₆+χ,)

4x₆ dla x₆ = O dla V0a x* + 4x₄ (x₆ + x_s) < O dla ,v_t i ilAi, +4zjx₆ + .r₅) >0/' x_s + 2x, < O dla x₄ * O λ χ, +· 4x_s (x₄ + x_s) > 0λχ₅ + 2x, > O • parametr pomocniczy Θ według wzoru funkcji:

0=/(0,,0,) o własności:

0,5/(0,,0,)5^ dla 0,5/ / £/(0„ą)2tą dia0_f>ą w szczególności według wzoru na średnią Chisinego, korzystnie według wzoru na średnią arytmetyczną:

• przy czym jeżeli jednostka arytmetyczno logiczna w układzie obliczania parametrów oblicza wartość parametru Θspełniającą warunek |<9| > 1 - ε gdzie ε e (0; 10’¹], przy czym korzystnie ε e [10 ⁵; 10’²], to wartość ta zmieniana jest na wartość wyznaczaną według wzoru:

= -l + £ dla0<O l0 = l-£ dla0>0 • wartość wielomianu Czebyszewa I rodzaju rzędu n - 3 zmiennej θ T_n.₃ (Θ) zdefiniowanego według wzoru rekurencyjnego:

/(0)=1 η(«)=0 /,(0) = 2^,(0)0-1/.,(0) gdzie n jest liczbą odstępów czasowych pomiędzy pierwszymi pomiarami prądu i napięcia • wartość wielomianu Czebyszewa II rodzaju rzędu n - 4 zmiennej θ U_n-4 (Θ) zdefiniowanego według wzoru rekurencyjnego:

ίί/,(0) = 1 £/,(0) = 20 ΐ£/,(0) = 2(/..,(0)0-£/..,(0) gdzie n jest liczbą odstępów czasowych pomiędzy pierwszymi pomiarami prądu i napięcia

PL 231 674 Β1 • parametr pomocniczy według wzoru:

a = 2x₃x₄0-(j£ + x₄) • parametr pomocniczy b według wzoru:

b = - (jtjjj * x₄x₆) • parametr pomocniczy c według wzoru:

c = 2χ_}χ₆θ - + *6 ) • parametr pomocniczy d według wzoru:

d —. ,X, • rezystancję R dwójnika:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru: R - ^{be₊d)T,__s (0)+6(0> -l)t/„., (0)) o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

R = Z ((60+d)T„(0)+b (0^! - 1)1/.., (0)) • reaktancję Xdwójnika:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

X = a A^(bT„, (0)+(601 d)U,^ (0)) c o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

X = (0)+(40+0)//^.(0)) • moduł impedancji (zawadę) |Z| dwójnika:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

Występujący we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałą charakterystyczną dla danego układu pomiarowego wyznaczaną według wzoru:

w którym cd jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością prądu dwójnika a wartością na wyjściu przetwornika analogowo cyfrowego, zaś a2 jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością napięcia na dwójniku a wartością na wyjściu przetwornika analogowo cyfrowego. Jednostką współczynnika cd jest amper [A], zaś jednostką współczynnika a2 jest wolt [V]. Współczynniki te stosuje się w celu

PL 231 674 B1 przekształcenia wyniku na wyjściu przetwornika analogowo cyfrowego będącego liczbą całkowitą na wynik będący wielkością fizyczną prądu dwójnika lub napięcia na dwójniku. Obliczone wartości rezystancji, reaktancji i modułu impedancji układ obliczania parametrów przesyła w sposób pośredni lub bezpośredni do interfejsu układu pomiarowego.

Zaletą układu do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, według wynalazku, jest minimalna liczba próbek pomiarowych, możliwość skrócenia czasu pomiaru poniżej jednego okresu napięcia zasilania dwójnika, zmniejszenie złożoności obliczeniowej, a tym samym kosztu energetycznego i czasu wyznaczania parametrów, oraz uproszczenie sposobu pomiaru poprzez wyeliminowanie konieczności synchronizacji próbkowania z okresem prądu lub napięcia. Dodatkowo przy wyznaczaniu wartości rezystancji, reaktancji oraz modułu impedancji nie są wykorzystywane funkcje trygonometryczne wiążące się z dużą złożonością obliczeniową. Dodatkowo operacje obliczeniowe ograniczają się jedynie do najprostszych operacji arytmetycznych: dodawania, odejmowania, mnożenia, dzielenia i pierwiastkowania. Kolejną zaletą układu jest zastosowanie określonych wzorów zarówno dla pierwszego pomiaru prądu i napięcia, co pozwala na obliczenie kolejnego wyniku po każdej serii pomiarów prądu i napięcia, a tym samym skrócić okres pomiędzy kolejnymi wynikami parametrów o połowę. Szczególną zaletą układu wyróżniającą go na tle innych rozwiązań jest to, że przy założeniu braku błędu pomiarowego i numerycznego wyznaczone parametry nie posiadają błędu wynikającego ze sposobu pomiaru, czyli uzyskany wynik jest dokładny.

Wynalazek zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: Fig. 1 przedstawia ogólnie układ pomiarowy, Fig. 2 przedstawia schemat układu wyznaczania parametrów UOP, natomiast Fig. 3 przedstawia schemat kontrolera toru pomiarowego KTP. Na schemacie układu pomiarowego z Fig. 1 generator G, podłączony do zacisków wejściowych toru pomiarowego, repre zentuje symbolicznie układ generujący napięcie sinusoidalnie zmienne, natomiast dwójnik D, podłączony do zacisków wyjściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie dwójnik którego parametry impedancji są badane.

Układ pomiarowy jest przystosowany do obsługi przez użytkownika za pomocą interfejsu INT. Poprzez interfejs INT użytkownik może nastawić parametry pracy układu pomiarowego, uruchomić pomiar czy też odczytać wyniki pomiaru. Interfejs INT połączony jest dwukierunkową magistralą cyfrową z kontrolerem interfejsu KI.

Kontroler interfejsu KI jest przystosowany do pracy w dwóch trybach: w trybie nastawiania parametrów pomiaru oraz w trybie pomiarowym. W trybie nastawiania parametrów pomiaru kontroler KI obsługuje interfejs INT - pobiera parametr nastawczy okresu próbkowania oraz pobiera komendę o rozpoczęciu pomiaru. Dodatkowo kontroler KI zapisuje parametr pracy układu - okres taktowania zegara Tclk za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci TC gdzie okres Tclk jest równy okresowi próbkowania Ts.

W momencie nadejścia z interfejsu INT komendy o inicjacji pomiaru, kontroler interfejsu KI wysyła do interfejsu INT informację o rozpoczęciu pomiaru oraz wysyła sygnał cyfrowy do kontrolera toru pomiarowego KTP w celu rozpoczęcia pomiarów. Następnie kontroler KI zawiesza swe działanie w trybie komunikacji, przechodząc do trybu oczekiwania do momentu pojawienia się sygnału cyfrowego informującego o wyznaczeniu wartości parametrów impedancji pochodzącego z układu obliczania parametrów UOP.

W momencie pojawienia się sygnału wyznaczenia wartości parametrów z układu UOP, kontroler interfejsu KI odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wyznaczone parametry impedancji dwójnika zasilanego napięciem sinusoidalnie zmiennym: rezystancję R zapisaną w jednostce pamięci R, reaktancję X zapisaną w jednostce pamięci X oraz moduł impedancji |Z| zapisany w jednostce pamięci MZ i wysyła je do interfejsu INT. Następnie kontroler interfejsu sprawdza za pomocą magistrali cyfrowej, czy na interfejsie nie ma komunikatu o zakończeniu pomiarów. Jeżeli nie ma komunikatu o zakończeniu pomiarów, to kontroler interfejsu KI pozostaje w trybie pomiarowym, oczekując na kolejny sygnał z układu UOP informujący o kolejnym wyznaczeniu wartości parametrów impedancji dwójnika i powtarza całą procedurę trybu pomiarowego. W przypadku, gdy kontroler interfejsu odczyta z interfejsu INT komunikat o zakończeniu pomiarów, kontroler KI wysyła do kontrolera KTP sygnał cyfrowy o zakończeniu pomiarów i następnie powraca do trybu nastawiania parametrów pomiaru.

Kontroler toru pomiarowego KTP ma za zadanie sterowanie torem pomiarowym i układem obliczania parametrów UOP.

W skład toru pomiarowego wchodzą: rezystor wzorcowy RW, wzmacniacze różnicowe W1 i W2, multiplekser MUX, przetwornik analogowo cyfrowy ADC oraz osiem buforów jednostek pamięci: X1, X2,

PL 231 674 B1

X3, X4, X5, X6, X7, X8. Generator G, podłączony do zacisków wejściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie układ generujący zmienne napięcie, natomiast dwójnik D, podłączony do zacisków wyjściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie dwójnik, którego parametry impedancji są badane.

Połączone szeregowo dwójnik D oraz rezystor wzorcowy RW przyłączone są do zacisków generatora G. Do zacisków wzorcowego rezystora RW dołączone są wejścia pierwszego wzmacniacza różnicowego W1, który wzmacnia wywołany przepływem prądu spadek napięcia na rezystorze wzorcowym RW. Wejścia drugiego wzmacniacza różnicowego W2 dołączone są do zacisków badanego dwójnika D. Wyjścia obu wzmacniaczy W1 i W2 dołączone są do odpowiadających im wejść multipleksera MUX. Sterowanie multiplekserem MUX odbywa się za pomocą kontrolera toru pomiarowego KTP. Wyjście multipleksera MUX dołączone jest do wejścia przetwornika analogowo cyfrowego ADC, którego wejście zewnętrznego wzbudzenia pomiarów jest sterowane sygnałem cyfrowym z kontrolera toru pomiarowego KTP. Zadaniem wzmacniaczy W1 i W2 jest kondycjonowanie odpowiednio napięcia na rezystorze wzorcowym RW i napięcia na dwójniku D do zakresu przetwornika ADC. Oznacza to, że napięcie na wyjściu wzmacniaczy w odniesieniu do masy jest wprost proporcjonalne do prądu dwójnika D i napięcia na dwójniku D oraz wzmocnienie wzmacniaczy jest tak dobrane, aby przy zadanym zakresie pomiarowym napięcie na ich wyjściu nie przekraczało zakresu pracy przetwornika ADC. Dodatkowo, zakres pracy multipleksera MUX nie może być mniejszy od zakresu pracy przetwornika ADC. Przetwornik ADC wysyła dwa sygnały cyfrowe: jeden o zakończeniu próbkowania do kontrolera KTP oraz drugi o zakończeniu przetwarzania (całego pomiaru) do bufora jednostki pamięci X1. Dodatkowo, przetwornik ADC przesyła za pomocą magistrali cyfrowej wynik pomiaru do bufora jednostki pamięci X8. Bufory jednostek pamięci X1-X8 posiadają jedno wejście cyfrowe, które inicjuje zapis wartości na wejściu bufora połączonego z magistralą cyfrową. Po zapisaniu wartości do bufora jej wartość jest podawana na wyjście połączone z magistralą cyfrową oraz wysyłany jest cyfrowy sygnał inicjacyjny do innego układu cyfrowego. Bufory te są połączone w taki sposób, że wartość z przetwornika ADC podawana jest najpierw do bufora jednostki pamięci X8, następnie z bufora X8 do X7, X7 do X6, X6 do X5, ..X2 do X1, natomiast cyfrowy sygnał inicjacyjny po zakończeniu pomiaru przez przetwornik ADC podawany jest do bufora X1, następnie z bufora X1 do X2, X2 do X3, X3 do X4, ..., X7 do X8. Na końcu cyfrowy sygnał wzbudzenia z bufora jednostki pamięci X8 podawany jest do kontrolera toru pomiarowego KTP. Taki schemat połączeń sprawia, że na wyjściach buforów X1 -X8 są kolejno wartości ostatnich ośmiu pomiarów, przy czym w buforze X8 jest wartość ostatniego pomiaru. Wartości na wyjściach wszystkich buforów X1 -X8 podawane są za pomocą magistral cyfrowych do układu obliczania parametrów UOP.

Dokładny schemat struktury kontrolera toru pomiarowego KTP wraz z cyfrowymi sygnałami i magistralą zewnętrzną, oraz jednostką pamięci TC przedstawiony jest na Fig. 3. Kontroler KTP składa się z pięciu elementów: zegara CLK, układu bufora resetu o długości 2 UBR2, dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4 - DF4, dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2 - DF2 oraz dzielnika częstotliwości przez wartość równą 8 - DF8. Sygnał cyfrowy rozpoczęcia pomiarów pochodzący z kontrolera interfejsu KI jest sygnałem resetu dla wszystkich pięciu elementów. W momencie rozpoczęcia pomiarów sygnał resetu jest wyłączany co powoduje jednoczesne rozpoczęcie pracy wszystkich pięciu elementów. Zegar CLK odczytuje za pomocą magistrali cyfrowej wartość okresu zegara Tclk z jednostki pamięci TC i na jej podstawie ustawia swój okres pracy. Zadaniem zegara jest wzbudzanie pomiaru w przetworniku ADC, którego wejście zewnętrznego wzbudzania pomiaru połączone jest z wyjściem zegara. W momencie, gdy przetwornik ADC zakończy próbkowanie napięcia na swoim wejściu analogowym, wysyła sygnał wzbudzenia do układu dzielnika częstotliwości przez 8 DF8, którego wyjście jest podłączone do wejścia sterującego multipleksera MUX. Rozwiązanie to zapewnia, że po zebraniu czterech próbek multiplekser przełącza się na drugie wejście z którego są zbierane kolejne cztery próbki, czyli naprzemiennie są mierzone cztery próbki prądu dwójnika D i cztery próbki napięcia na dwójniku D. Przetwornik ADC po zakończeniu pomiaru przesyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do kaskady buforów jednostek pamięci X1-X8. Po zapisaniu wyniku z przetwornika do bufora X8, bufor X8 wysyła cyfrowy sygnał inicjacyjny do dzielnika częstotliwości przez 4 DF4. Cyfrowe wyjście dzielnika DF4 podłączone jest do wejść cyfrowych dwóch układów: bufora resetu UBR2 i dzielnika częstotliwości DF2. Zadaniem układu bufora resetu długości 2 jest zliczanie cyfrowych sygnałów inicjacyjnych na swoim wejściu. W momencie gdy nadejdzie pierwszy sygnał inicjacyjny bufor nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia drugiego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor UBR2 przekazuje sygnał inicjacyjny na swoje wyjście, które połączone jest z wejściem cyfrowym zewnętrznego wzbudzenia układu obliczania parametrów UOP (sygnał INIT). Oznacza to, że sygnał inicjacyjny będzie

PL 231 674 Β1 podany do układu UOP po zebraniu pierwszych ośmiu próbek i po zebraniu każdych kolejnych czterech próbek przez przetwornik ADC. Układ dzielnika częstotliwości przez 2 DF2 zmienia wartość sygnału cyfrowego na przeciwny na swoim wyjściu po każdym odebraniu sygnału inicjacyjnego na swoim wejściu. Wyjście układu DF2 połączone jest z wejściem cyfrowym układu obliczania parametrów UOP (sygnał LM) i ma za zadanie informowanie czy w buforach Χ1-Χ4 zapisane są dane próbek prądu czy napięcia.

Do obliczania wartości parametrów impedancji na podstawie wartości próbek danych pomiarowych zebranych w buforach Χ1-Χ8 służy układ obliczania parametrów UOP. Dokładny schemat struktury układu obliczania parametrów UOP wraz z cyfrowymi sygnałami i magistralami zewnętrznymi, oraz buforami jednostek pamięci danych pomiarowych Χ1-Χ8 i jednostkami pamięci R, X oraz MZ przedstawiony jest na Fig. 2.

Układ obliczania parametru θι UOO1 oczekuje na cyfrowy sygnał wzbudzenia z układu KTP (DF4). W momencie odebrania sygnału inicjacyjnego odczytuje za pomocą, magistral cyfrowych wartości próbek xi z bufora Χ1, X2 z bufora X2, X3 z bufora X3 oraz Χ4Ζ bufora X4 i na ich podstawie oblicza wartość parametru pomocniczego θι według wzoru:

x, *4

4*5 x₄~7*j+4^+^) 4x, *4 + Ί^χ21 ⁺ 4*) (*, + *, )

4x₃ dlax, = 0 dla x, # 0λ x² + 4λ\ (χ, + x,) < 0 dla χ₅ ί Ολχ^ + 4χ₃ (xj + x₃) > 0 ax, + 2x_; < 0 dla ν Ολx₄ ² + 4x,(x, + x₃) >0λ+ 2x, > 0

Następnie układ UO©1 za pomocą magistrali cyfrowej zapisuje wartość parametru θι w jednostce pamięci Θ1, wysyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do układu bramki AND A1 i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnał wzbudzenia z kontrolera toru pomiarowego KTP.

Układ obliczania parametru Θ2 UO©2 oczekuje na cyfrowy sygnał wzbudzenia z układu KTP (DF4). W momencie odebrania sygnału inicjacyjnego odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wartości próbek Χ5 z bufora X5, χθ z bufora X6, Χ7 z bufora X7 oraz xsz bufora X8 i na ich podstawie oblicza wartość parametru pomocniczego Θ2 według wzoru:

„A.

2x_s *1

4x, ^xi~\l^x2s +4x₆(x_t + x₈) 4x_ń ⁺⁴*fe(*6⁺*»)

4x₆ dla x₆ = 0 dlax₆ f0λx² +4x₄(x₆ +x_s)<0 dla x₆ * Ολχ² +4x₆(x_s + x_s) > 0λϊ₅ + 2x₇ <0 dla x₆ * 0 ax² + 4x_s (x_fe + x_g) > 0 λ x_s + 2x₇ > 0

Następnie układ UO©1 za pomocą magistrali cyfrowej zapisuje wartość parametru Θ2 w jednostce pamięci Θ2, wysyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do układu bramki AND A1 i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnał wzbudzenia z kontrolera toru pomiarowego KTP.

Układ bramki AND A1 oczekuje na inicjacyjne sygnały cyfrowe z układów UO©1 i UO©2. Po odebraniu obydwu sygnałów inicjacyjnych układ bramki AND A1 wysyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do

PL 231 674 Β1 układu obliczania parametrów końcowych UOK i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnały wzbudzenia z układów ΙΙΟΘ1 oraz ΙΙΟΘ2.

Układ obliczania parametru Θ UO© oczekuje na inicjacyjny sygnał cyfrowy z układu bramki AND A1. Po odebraniu sygnału inicjacyjnego układ UO© za pomocą magistral cyfrowych odczytuje odpowiednio parametry pomocnicze θι z jednostki pamięci Θ1 oraz Θ2 z jednostki pamięci Θ2 i oblicza parametr pomocniczy Θ według wzoru funkcji:

_ Θ + 0-, ₌ _3™_ί2 przy czym jeżeli obliczona wartość parametru Θ spełnia warunek |θ| > 0,9999, to wartość ta zmieniana jest na wartość wyznaczoną według wzoru:

= 0,9999 dla£?>0

Następnie układ UO© za pomocą magistrali cyfrowej zapisuje wartość parametru Θ w jednostce pamięci Θ, wysyła inicjacyjne sygnały cyfrowe do układu obliczania parametrów końcowych UOK i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnał wzbudzenia z układu bramki AND A1.

Układ obliczania parametrów końcowych UOK oczekuje na sygnał wzbudzenia z układu obliczania parametru 0UOO. W momencie otrzymania sygnału wzbudzenia układ odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wartość parametru θ z jednostki pamięci Θ oraz, wartości próbek Χ3 z bufora X3, X4 z bufora X4, Χ5 z bufora X5 i χθ z bufora X6 i na ich podstawie oblicza:

• wartość parametru a według wzoru:

α = 2χτΧ₄Θ— którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci A, • wartość parametru b według wzoru:

b = 2x₄x_s0-(xjX_} + χ₄χ_β ) którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci B, • wartość parametru c według wzoru:

c = 2x₅x₆(9-(xj + którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci C, • wartość parametru d według wzoru:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci D.

Następnie dodatkowo wykorzystując zapisane w jednostce pamięci A wartość parametru a, w jednostce pamięci B wartość parametru b, w jednostce pamięci C wartość parametru c, w jednostce pamięci D wartość parametru d, które są odczytywane za pomocą magistral cyfrowych, układ UOK odczytuje wartość sygnału cyfrowego pochodzącego z kontrolera toru pomiarowego KTP (DF8 - sygnał U/l) informujący czy w próbkach Χ3 i Χ4 są wartości chwilowe prądu czy napięcia i na podstawie jego wartości jeżeli w buforach jednostek pamięci X3 i X4 są wartości próbek napięcia na dwójniku D to układ UOK oblicza:

• wartość rezystancji R dwójnika D według wzoru:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci R,

PL 231 674 Β1 • wartość reaktancji Xdwójnika D według wzoru:

c którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci X, • wartość modułu impedancji reaktancji |Z| dwójnika D według wzoru:

Z V c którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci MZ.

Natomiast jeżeli w jednostkach pamięci X3 i X4 są wartości próbek prądu dwójnika D to układ

UOK oblicza:

• wartość rezystancji R dwójnika D według wzoru:

R = -((2W> + d)0-b) którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci R, • wartość reaktancji Xdwójnika D według wzoru:

χ₌__α^ΞΞ(₂^+£/) a

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci X, • wartość modułu impedancji |Z| dwójnika D według wzoru:

Z| = a którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci MZ.

Użyty we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałą charakterystyczną dla danego układu pomiarowego wyznaczaną według wzoru:

ćż, & = --i-

w którym cci jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością prądu dwójnika D a wartością na wyjściu przetwornika ADC, zaś ct2 jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością napięcia na dwójniku D a wartością na wyjściu przetwornika ADC. Jednostką współczynnika cci jest amper [A], zaś jednostką współczynnika ct2 jest wolt [V]. Współczynniki te stosuje się w celu przekształcenia wyniku na wyjściu przetwornika ADC będącego liczbą całkowitą na wynik będący wielkością fizyczną prądu dwójnika lub napięcia na dwójniku. Dla układu z Fig. 1 współczynniki te wyznaczane są według wzorów:

LSB gdzie wi jest wzmocnieniem wzmacniacza W1, W2 jest wzmocnieniem wzmacniacza W2, R_w jest rezystancją rezystora wzorcowego RW wyrażoną w omach [Ω], natomiast LSB jest wartością napięcia odpowiadającą 1 bitowi przetwornika ADC wyrażoną w woltach [V];

Po zapisaniu obliczonych wartości układ UOK wysyła sygnał cyfrowy do kontrolera interfejsu KI informujący o wyznaczeniu wartości parametrów impedancji.

PL 231 674 Β1

Jeżeli przetwornik ADC nie wysyła sygnałów zakończenia próbkowania i przetwarzania natomiast wysyła tylko sygnał zakończenia całego pomiaru to układ kontrolera toru pomiarowego KTP z Fig. 3 zastępuje się układem z Fig. 4, w którym nie występuje układ dzielnika częstotliwości DF8, zaś sygnał cyfrowy sterujący multiplekserem MUX jest sygnałem wyjściowym dzielnika częstotliwości DF2.

Układ kontrolera toru pomiarowego KTP z Fig. 4 można zastosować także w przypadku gdy przetwornik ADC wysyła oba sygnały zakończenia próbkowania i przetwarzania przy czym sygnał zakończenia próbkowania nie jest podłączony do kontrolera toru pomiarowego KTP.

W przedstawionym powyżej układzie pomiarowym wzory na rezystancję R, reaktancję X oraz moduł impedancji |Z| powstały poprzez uproszczenie wzorów z przedstawionego powyżej opisu sposobu pomiaru, w którym pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku ui = u(ti) i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik ii = i(ts) realizuje się w odstępie czasu T_p równemu czterokrotności odstępu czasowego T_s pomiarów wartości chwilowych prądu i napięcia, czyli T_p- nT_s gdzie n = 4 i dla którego wartości wielomianów Czebyszewa I i II rodzaju oblicza się według wzorów:

g-, («)=υ,_,(β)=ί/„ (4)-1

Przedstawiony powyżej układ pomiarowy według wynalazku należy uważać za przykładowy układ. Poszczególne elementy układu mogą mieć postać układów cyfrowych lub analogowych. Dla specjalisty będzie oczywistym, w jaki sposób zrealizować poszczególne bloki w celu spełnienia ich funkcjonalności. W jednej z możliwych realizacji, układ pomiarowy może być zrealizowany w postaci procesora sterowanego odpowiednim oprogramowaniem. W innej realizacji, układ pomiarowy może być zrealizowany w postaci układu programowalnych bramek logicznych FPGA.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (10)

1. Układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, zawierający:

• parę zacisków wejściowych, do których przyłączone jest źródło napięcia sinusoidalnie zmiennego (G), • parę zacisków wyjściowych, do których przyłączony jest dwójnik (D), którego parametry impedancji są mierzone, • przyłączony pomiędzy parami zacisków układ przetwarzający prąd dwójnika na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do prądu dwójnika, • przyłączony do pary zacisków wyjściowych układ przetwarzający napięcie na dwójniku na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku, • przy czym obydwa sygnały: sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do prądu dwójnika i sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku są doprowadzone do wejść multipleksera (MUX) przełączającego te sygnały na wejście analogowe przetwornika analogowo cyfrowego (ADC), • przy czym multiplekser (MUX) przełączany jest przez kontroler toru pomiarowego (KTP), który ponadto wzbudza wykonanie pomiaru przez przetwornik analogowo cyfrowy (ADC), znamienny tym, że:

• wyjście przetwornika analogowo cyfrowego (ADC) połączone jest z buforem jednostki pamięci (X8) zawierającym wartość ostatniego pomiaru i stanowiącym jeden z ośmiu buforów (Χ1-Χ8) połączonych ze sobą szeregowo i zawierających wartości ostatnich ośmiu pomiarów, • przy czym kontroler toru pomiarowego (KTP) wywołuje czterokrotny pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku (D) w równych odstępach czasu T_s, które są mniejsze od % okresu Tnapięcia, otrzymując odpowiednio wyniki ui = u(ti), U2 = ufa), U3 = ufa), m = ufa), gdzie T, t2, t3, h są kolejnymi czasami pomiarów napięcia, oraz czterokrotny pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik (D) w tych samych równych odstępach czasu T_s otrzymując odpowiednio wyniki ii = ifa), /₂ = ifa), 13 = ifa), Ϊ4 = ifa), gdzie

PL 231 674 Β1 ts, te, U, te są kolejnymi czasami pomiarów prądu, przy czym kolejność wykonania czterech pomiarów wartości chwilowej napięcia ui, U2, 113, m na dwójniku (D) względem czterech pomiarów wartości chwilowej natężenia prądu ii, /₂,13,14 płynącego przez dwójnik (D) jest dowolna przy zachowaniu warunku, że pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku ui = u(ti) i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik ii = 1((5) jest realizowany w odstępie czasu T_p = |ti—ts| równemu całkowitej i nie mniejszej od czterokrotności odstępu czasowego T_s pomiarów wartości chwilowych prądu i napięcia, czyli T_p =nT_s gdzie n e{4, 5, 6, ...}, przy czym jeżeli jako pierwszy wykonywany jest pomiar napięcia, to kolejne bufory (Χ1-Χ8) zawierają wartości xi = ui,X2 = U2, Χ3 = U3, X4 = U4, Χ5 = ii, X6 = 12, Χ7 = 13, χβ = >4, zaś jeżeli jako pierwszy wykonywany jest pomiar prądu, to kolejne bufory (Χ1-Χ8) zawierają wartości xi = i-i, Χ2 = 12, X3 = 13, Χ4 = Ϊ4, xs = ui, xe = U2, xi = U3, χβ = U4; natomiast wyjścia buforów (Χ1-Χ8) są przyłączone do wejścia układu obliczania parametrów (UOP), • przy czym układ obliczania parametrów (UOP) wzbudzany jest po zebraniu pomiarów i oblicza następujące parametry: o parametr pomocniczy θι według wzoru:

0, *4 ⁴*J

X,-7*1+ ⁴*j χ₄+7χ|+4χ₃(χ_|+χ₃) ⁴*3 dla x, = 0 dla x₃ * 0 λ + 4x₃ (X; + x₃) < 0 dla x₃ * 0 λ x₄ + 4x₃ (x, + x₃) > 0 λ x₄ + 2x₂ < 0 dla x₃ * 0 λ xl + 4x₃ (xj + x₃) > 0 λ x, + 2x_z > 0 parametr pomocniczy Θ2 według wzoru:

0₂ = &2 =

02 =

2χ_}

4x *3+7*5 +^(^6+^)

4x₆ dla x₆ = 0 dla x₆ * 0 λ x’ + 4x₆ dlax₆ * OaXj + 4x, dlax₆ * Ολχ₅ ² +4x₆ (x₆+x_g)<0 (χ₅+χ_β)>0Λχ,+2χ, <0 >0 o parametr pomocniczy Θ według wzoru funkcji:

« = /(4,«,) o własności:

dla 0_K < 0₂ dla 0_X > 0₂

PL 231 674 Β1 o wartość wielomianu Czebyszewa I rodzaju rzędu n - 3 zmiennej θ Τ_η-3(θ) zdefiniowanego wzoru rekurencyjnego:

+.(0)=1 /)(0)-0

740)=2^,(0)0-^(0) gdzie n jest liczbą odstępów czasowych pomiędzy pierwszymi pomiarami prądu i napięcia o wartość wielomianu Czebyszewa II rodzaju rzędu n - 4 zmiennej θ U_n-4 (θ) zdefiniowanego według wzoru rekurencyjnego:

A(0)=i (/,(0) = 20 .^(0) = 2(7^,(0)0-//,.40) gdzie n jest liczbą odstępów czasowych pomiędzy pierwszymi pomiarami prądu i napięcia o parametr pomocniczy a według wzoru:

α = 2x₃x₄#-(x^ + ) o parametr pomocniczy b według wzoru:

flr = 2x,x₄0-(*j +x<) o parametr pomocniczy c według wzoru:

c = 2x₅x₆0-(xj +Xj) o parametr pomocniczy d według wzoru:

cf = XjX₆ - x₄x_s o rezystancję R dwójnika, której wartość które przekazuje w sposób pośredni lub bezpośredni do interfejsu układu (INT):

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

X = 2((40+4)^, (0)+4(0¹ - ])(/,., (0)) w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

X = 2((40+4)7)., (0)+4(0¹ -1)(/.., (0)) o reaktancję X dwójnika, której wartość które przekazuje pośredni lub bezpośredni do interfejsu układu (INT):

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

x = α (0)+(40+d)U_ (0)) c

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

PL 231 674 Β1 χ=-a (0)+(W+4)σ„. (0)) o moduł impedancji (zawadę) |Z| dwójnika, której wartość które przekazuje w sposób pośredni lub bezpośredni do interfejsu układu (INT):

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

gdzie występujący we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałym współczynnikiem wyznaczanym według wzoru:

a = w którym a? jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością prądu dwójnika (D) a wartością na wyjściu przetwornika (ADC), zaś a₂ jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością napięcia na dwójniku (D) a wartością na wyjściu przetwornika (ADC).

2. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem napięcia sinusoidalnie zmiennego jest generator (G) napięcia sinusoidalnie zmiennego.

3. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że układ przetwarzający prąd dwójnika na sygnał napięciowy stanowi rezystor wzorcowy (RW) przyłączony pomiędzy jednym z zacisków wejściowych i jednym z zacisków wyjściowych wraz z wzmacniaczem różnicowym (W1) mierzącym napięcie na rezystorze wzorcowym (RW).

4. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że układ przetwarzający napięcie na dwójniku na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku stanowi wzmacniacz różnicowy (W2).

5. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że jeżeli jednostka arytmetyczno logiczna w układzie obliczania parametru θ(υθΘ) oblicza wartość parametru θ spełniającą warunek |θ| > 1 -ε gdzie ε e (0; 10’¹], przy czym korzystnie ε e [10 ⁵; 10’²], to wartość ta zmieniana jest na wartość wyznaczaną według wzoru:

+ f dla0<O [# = l-£ dla# > 0

6. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że parametr pomocniczy Θ jest obliczany według wzoru na średnią Chisinego.

7. Układ do pomiaru według zastrz. 1 lub 6, znamienny tym, że parametr pomocniczy Θ jest obliczany według wzoru na średnią arytmetyczną:

8. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że kontroler toru pomiarowego (KTP) wzbudza układ obliczania parametrów (UOP) po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdych kolejnych czterech wartości chwilowych prądu lub napięcia.

9. Układ do pomiaru według zastrz. 1 i 8, znamienny tym, że przetwornik (ADC) wysyła cyfrowe sygnały zakończenia próbkowania i przetwarzania, natomiast kontroler toru pomiarowego (KTP) zawiera:

PL 231 674 B1 • generator sygnału cyfrowego (CLK), którego wyjście jest podłączone do wejścia wzbudzania pomiaru przetwornika ADC, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 8 (DF8), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego przetwornika (ADC) informującego że w przetwornik (ADC) zakończył próbkowanie, natomiast, wyjście przyłączone jest do wejścia sterującego multipleksera (MUX), • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 4 (DF4), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego jednego z buforów jednostek pamięci (X8) z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci (X1 -X8) przyłączonych do przetwornika (ADC) informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru, natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2) oraz do wejścia układu bufora resetu o długości 2 (UBR2), • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2), którego wejście przyłączone jest do wyjścia dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4 (DF4), natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia sygnału cyfrowego układu obliczania parametrów (UOP) informującego czy buforach jednostek pamięci przechowujących wartości trzeciego i czwartego pomiaru (X3 i X4) zapisane są wartości chwilowe prądu czy napięcia, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów układ bufora resetu o długości 2 (UBR2), którego wejście przyłączone jest do wyjścia dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4 (DF4), natomiast wyjście przyłączone jest do układu obliczania parametrów (UOP) do wejścia sygnału cyfrowego wzbudzającego obliczanie parametrów, przy czym gdy nadejdzie pierwszy sygnał inicjacyjny bufor (UBR2) nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia drugiego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR2) przekazuje sygnał wzbudzenia na swoje wyjście.

10. Układ do pomiaru według zastrz. 1 i 8, znamienny tym, że przetwornik (ADC) wysyła cyfrowy sygnał zakończenia przetwarzania, natomiast nie wysyła cyfrowego sygnału o zakończeniu próbkowania lub sygnał ten nie jest podłączony do kontrolera toru pomiarowego (KTP), natomiast kontroler toru pomiarowego (KTP) zawiera:

• generator sygnału cyfrowego (CLK), którego wyjście jest podłączone do wejścia wzbudzania pomiaru przetwornika ADC, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 4 (DF4), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego jednego z buforów jednostek pamięci (X8) z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci (X1-X8) przyłączonych do przetwornika (ADC) informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru, natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2) oraz do wejścia układu bufora resetu o długości 2 (UBR2), • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2), którego wejście przyłączone jest do wyjścia dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4 (DF4), natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia sterującego multipleksera (MUX) oraz do wejścia sygnału cyfrowego układu obliczania parametrów (UOP) informującego czy w buforach jednostek pamięci przechowujących wartości trzeciego i czwartego pomiaru (X3 i X4) zapisane są wartości chwilowe prądu czy napięcia, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów układ bufora resetu o długości 2 (UBR2), którego wejście przyłączone jest do wyjścia dzielnika częstotliwości przez wartość równą 4 (DF4), natomiast wyjście przyłączone jest do układu obliczania parametrów (UOP) do wejścia sygnału cyfrowego wzbudzającego obliczanie parametrów, przy czym gdy nadejdzie pierwszy sygnał inicjacyjny bufor (UBR2) nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia drugiego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR2) przekazuje sygnał wzbudzenia na swoje wyjście.