RU1547U1 - VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE - Google Patents

VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE Download PDF

Info

Publication number
RU1547U1
RU1547U1 RU93020043/09U RU93020043U RU1547U1 RU 1547 U1 RU1547 U1 RU 1547U1 RU 93020043/09 U RU93020043/09 U RU 93020043/09U RU 93020043 U RU93020043 U RU 93020043U RU 1547 U1 RU1547 U1 RU 1547U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
converter
analog
voltage
Prior art date
Application number
RU93020043/09U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Ф. Ермаков
Э.И. Хамелис
Original Assignee
Хозрасчетный центр "Интеграл"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хозрасчетный центр "Интеграл" filed Critical Хозрасчетный центр "Интеграл"
Priority to RU93020043/09U priority Critical patent/RU1547U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1547U1 publication Critical patent/RU1547U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий понижающий трансформатор, выводы первичной обмотки которого соединены с входными клеммами преобразователя, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с общей шиной преобразователя, а второй вывод обмотки соединен с входом фильтра низких частот, выход которого соединен с входом первого инвертора и входом первого нуль-органа, выход которого соединен с прямым и инверсным входами первого и второго формирователей, первый и второй аналоговые ключи, амплитудный пиковый детектор, управляющий вход которого через первый балластный резистор соединен с информационным входом третьего аналогового ключа, выход которого соединен с общей шиной преобразователя, первый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены выходной регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, второй нуль-орган, первый и второй идеальные выпрямители, второй инвертор, второй сумматор, второй источник опорного напряжения, третий и четвертый формирователи, элемент И-НЕ, первый, второй и третий светодиоды, второй, третий и четвертый балластные резисторы, первый, второй, третий элементы НЕ с открытыми коллекторными выходами, дешифратор, первый, второй, третий компараторы, резистивный делитель, сглаживающий конденсатор, диод, анод которого подключен к выходу фильтра низких частот, а катод соединен с объединенными неинвертирующими входами компараторов и через сглаживающий конденсатор - с общей шиной преобразователя, инвертирующие �A high-speed AC / DC converter in a digital code containing a step-down transformer, the primary windings of which are connected to the input terminals of the converter, the first terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the common converter bus, and the second terminal of the winding is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the input of the first input inverter and the input of the first zero-organ, the output of which is connected to the direct and inverse inputs of the first and second formers, the first and second analog to light, an amplitude peak detector, the control input of which through the first ballast resistor is connected to the information input of the third analog switch, the output of which is connected to the common bus of the converter, the first adder, the second input of which is connected to the output of the first reference voltage source, characterized in that it additionally input register, analog-to-digital converter, clock generator, second zero-organ, first and second ideal rectifiers, second inverter, second adder, second are introduced reference voltage source, third and fourth drivers, AND-NOT element, first, second and third LEDs, second, third and fourth ballast resistors, first, second, third elements NOT with open collector outputs, decoder, first, second, third comparators, resistive divider, smoothing capacitor, diode, the anode of which is connected to the output of the low-pass filter, and the cathode is connected to the combined non-inverting inputs of the comparators and through the smoothing capacitor with a common converter bus, inverting

Description

Предпологаемая полезная модель относится к области элехтрических измерений и может быть использована в качесвве быстродейсгвующе)70 датчика амплитудного значения переменного напряжения . при построении информационно-измерительных, а также регулирующих и управляющих систем.The proposed utility model relates to the field of electrical measurements and can be used as a fast-response) 70 sensor for the amplitude value of an alternating voltage. in the construction of information-measuring, as well as regulatory and control systems.

Известен быстродействующий преобразователь переменного напряженх1Д 1 в постоянное l , содержащий трансформатор, двухполупериодный выпрямительный диодный мост, резисторный делитель напряжения, сглаживающий конденсатор, повторитель напряжения, усилитель переменной составляющей напряжения, сумматор напряжений , источник напряжения смещенияKnown high-speed AC voltage converter 1D 1 to constant l, containing a transformer, a half-wave rectifier diode bridge, a resistor voltage divider, a smoothing capacitor, a voltage follower, an amplifier of a variable voltage component, a voltage combiner, a bias voltage source

НедостатЕоами аналога являются низкое быстродействие (из-за инерционности усилителя переменной составляющей напряжения, выполненного на базе операционного усилителя постоянного тока с разделительным конденсатором на входе), а также высокий уровень пульсаций выходного напряжения преобразователя.The disadvantages of the analogue are low speed (due to the inertia of the variable voltage component amplifier based on an operational DC amplifier with an isolation capacitor at the input), as well as a high level of ripple of the converter output voltage.

Известен также преобразователь амплитуды переменного напряжения в постоянное 2 , содержащий фазоинвертор, диодно-ёмкостные запоминающие ячейки, коммутаторы, диодный элемент ИЛИ, сумматор, компараторы, формирователи.Also known is an AC to DC amplitude converter 2 comprising a phase inverter, diode-capacitive storage cells, switches, an OR diode element, an adder, comparators, shapers.

Недостатками преобразователя являются: а) низкая точность, обусловленная наличием фазоинвертора, который вносит погрешность из-за различных параметров полуобмоток; б) неодинаковая длительность ступенек выходного напряжения преобразователя, формирующихся после окончания каждого очередного полупериода сетевого напряжения (проявляется при переходных процессах преобразователя и обусловлен изменяющимся опорным напряжением компараторов, подающимся на их входы с выхода устройства) - этот недостаток затрудняет синхронизацию преобразователя с последующими блоками -систем и устройств, в которые входит преобразователь, а иногда вносит дополни рельную погрешность в работу всей системы в целом;The disadvantages of the converter are: a) low accuracy due to the presence of a phase inverter, which introduces an error due to various parameters of the semi-windings; b) the uneven duration of the steps of the output voltage of the converter, formed after the end of each next half-cycle of the mains voltage (manifests itself during transient processes of the converter and is caused by the changing reference voltage of the comparators supplied to their inputs from the output of the device) - this drawback makes it difficult to synchronize the converter with subsequent blocks of systems and devices into which the converter is included, and sometimes introduces an additional error in the operation of the entire system as a whole;

в) Высокий уровень пульсаций (из-за большого разрядного тока диодно- ёмкоегных запоминх-ающих ячеек через входное сопротивление сумматора).c) High ripple level (due to the large discharge current of the diode-capacitive storage cells through the input resistance of the adder).

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное з, содержащий трансформатор понижающий, фильтр низких частот, инвертор, нуль-орган, аналоговые ключи, формирователи, амплитудные пиковые детекторы, сумматор с сглаживанием, источник опорного напряжения.Closest to the proposed technical solution is a high-speed AC-to-DC converter containing a step-down transformer, a low-pass filter, an inverter, a zero-organ, analog switches, drivers, amplitude peak detectors, an adder with smoothing, a voltage reference source.

Недостатками преобразователя являются: а) невозможность непосредственного его подключения к интерфейсу вычислительных систем (так как на выходе преобразователя формируется аналоговый сигнал); б) необходимость переключения вручную диапазона измерения при различных уровнях входного сетевого напряжения; в) значительная сложность схемы преобразователя; г) низкая точность, обусловленная необходимостью идентификации выходных сигналов двух каналов преобразователя,The disadvantages of the converter are: a) the impossibility of its direct connection to the interface of computer systems (since an analog signal is generated at the converter output); b) the need to manually switch the measuring range at various levels of the input mains voltage; c) significant complexity of the converter circuit; d) low accuracy due to the need to identify the output signals of the two channels of the Converter,

Целью предполагаемой полезной модели являются а) повышение удобства в эксплуатации устройства; б) упрощение схемы устройства; повышение точности преобразования исследуемого сигнала.The purpose of the proposed utility model is a) to improve the usability of the device; b) simplification of the device circuit; improving the accuracy of the conversion of the investigated signal.

Указанная цель достигается тем, что в быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий понижающий тран сформатор, первичные обмотки которого соединены со входными клеммами устройства, первый вывод вторичной обмотки соединен с общей шиной устройства, а второй соединен со входом фильтра низких частот, нуль-орган, Выход которого связан с прямым и инверсным входами первого и второго формирователей, амплитудный пиковый детектор, управляемый от аналогового ключа через балластный резистор, сумматор, первый вход которого связан с выходом амплитудного пикового детектора, а второй с источником опорного напряжения, дополнительно/ введены выходной регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, второй нуль-орган, первый и второй идеальные выпрямители,, второй.ин- гвертор, второй сумматор, второй источник опорного лапряжения, . первый и второй аналоговые ключи, третий и четвертый формирователи, элемент I-HE, первый, второй и третий светодиоды, балластные резисторы, элемент НЕ с открытыми коллекторными выхог gjo;U)oY3This goal is achieved by the fact that into a high-speed AC / DC converter containing a step-down transformer, the primary windings of which are connected to the input terminals of the device, the first output of the secondary winding is connected to the common bus of the device, and the second is connected to the input of the low-pass filter, zero-organ The output of which is connected with the direct and inverse inputs of the first and second formers, an amplitude peak detector controlled from an analog switch through a ballast resistor, an adder, the first the path of which is connected with the output of the amplitude peak detector, and the second with the reference voltage source, additionally / introduced an output register, an analog-to-digital converter, a clock generator, a second zero-organ, the first and second ideal rectifiers, the second.inverter, the second adder, the second source of reference support. first and second analog switches, third and fourth drivers, I-HE element, first, second and third LEDs, ballast resistors, element NOT with open collector output gjo; U) oY3

2. 2.

..;-,: - . . X ..; - ,: -. . X

дами, дешифратор, первый, .второй и третий компараторы, резисторный делитель, сглаживающий конденсатор, диод, соединенный анодзм с выходом фильтра низких частот, а катодом с сглаживающим конденсатором и с неинвертирующими входами компараторов, к инвертирующим входам которых подключены выходы резисторного делителя, в котором вывод первого резистора подключен к источнику питания, а вывод последнего резистора соединен с общей шиной устройства, выходы,-«Гомпараторов соединены со входами дешифратора выходы соединены с управляющими входами первого и второгочан оговых ключей и со входами элементов НЕ, открытые коллекторные выходы которых соединены через балластные резисторы и светодиоды с источником питания, вход первого инвертора соединен с выходом фильтра низких частот, а выход соединен со входом второго аналогового ключа и со входом второго инвертора, выход которого объединен с выходом второго аналогового ключа и подключен ко входу первого идеального выпрямителя, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, выход первого сумматора соединен со входом амплитудного пикового детектора, управляющий вход которого через балластный резистор и третий аналоговый ключ соединен с общей шиной устройства, управляющий вход третьего аналогового ключа соединен с выходом элемента И-НЕ, входы которого подключены к инверсным выходам первого и второго формирователей, выхЗй аксплитудного пикового детектора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго источника опорного напряжения, а выход второго сумматора соединен со входом второго идеальног© выпрямителя и со входом второго нуль-органа, инверсный вход третьего формирователя соединен с выходом элемента И-НБ, а выход - с инверсным входом четвертого формирователя, прямой выход которого соединен со входом запуска аналого-цифровогового преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а информационный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом второго идеальго выпрямителя, и выход готовности аналого-цифрового преобразователя соединен со входом записи выходного регистра,младшие разряды информационного входа которого соединены с информационными выходами аналого-цифрового, преобразователя, а старший информационный вход выходного регистра соединен с выходом второго нуль-органа.Dami, decoder, first, second and third comparators, a resistor divider, a smoothing capacitor, a diode, an anode connected to the output of the low-pass filter, and a cathode with a smoothing capacitor and non-inverting inputs of the comparators, to the inverting inputs of which are connected the outputs of the resistor divider, in which the output of the first resistor is connected to the power source, and the output of the last resistor is connected to the device’s common bus, the outputs are, “Homparators are connected to the inputs of the decoder, the outputs are connected to the control inputs the first and second channels of the switch keys and with the inputs of the elements NOT, the open collector outputs of which are connected through ballast resistors and LEDs to a power source, the input of the first inverter is connected to the output of the low-pass filter, and the output is connected to the input of the second analog key and to the input of the second inverter, output which is combined with the output of the second analog switch and connected to the input of the first ideal rectifier, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the output of the first about the reference voltage source, the output of the first adder is connected to the input of the amplitude peak detector, the control input of which is connected via a ballast resistor and the third analog key to the device common bus, the control input of the third analog key is connected to the output of the AND-NOT element, the inputs of which are connected to the inverse outputs the first and second shapers, the output of the amplitude peak detector is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the second voltage reference and the output of the second adder is connected to the input of the second ideal rectifier © and to the input of the second zero-organ, the inverse input of the third driver is connected to the output of the I-NB element, and the output is connected to the inverse input of the fourth driver, the direct output of which is connected to the analogue input -digital converter, the clock input of which is connected to the output of the clock generator, and the information input of the analog-to-digital converter is connected to the output of the second ideal rectifier, and the analog-to-digital readiness output th transducer is connected to the input of output register records significant bits of data input which are connected to information outputs of the analog-to-digital, converter, and the high output register information input coupled to an output of the second zero-organ.

SBOMffY. SBOMffY.

I 0,I 0,

Сущность предполагаемой полезной модели поясняемся чертежом где на Фиг.I представлена схема устройства, на §иг.2 представлена схема идеальнфге выпрямителя, на Фиг.З - схема амплитудного пикового детектора, а на Фиг, - графики изменений напряжения на.элементах устройства. Схема преобразователя содержит понижающий трансформатор I , первичные ©бмотки которого соединены с входными клеммами устройства, первый вывод вторичной обмотки соединен с общей шиной устройства, -а второй вывод соединен со входом фильтра низких частот 2, выход которого соединен со входом первого нуль-органа 3, входом первого инвертора 4 и с анодом диода 5, катод которого подключен к сглаживающему конденсатору б и к нёинвертйрующим входам компараторов 7,8,9, к инвертирующим входам которых подключены выходы резисторного делителя, состоящего из резисторов 10,11,12, 13(ив которых крайний вывод резистора 10 подключен к источнику питания, а крайний вывод резистора 13 соединен с общей шиной устройства), выходы ;к0мпараторов 7,8,9 соединены со входами дешифратора 14, выходы которого соединены с управляющими входами пер-. ВОГ0 и второго аналоговых ключей 15,16 входами элементов НЕ 17,18,19, открытые коллекторные выходы которых соединены через балластные резисторы 20,21,22 и светодиоды 23,24,25 с источником питания, первый инвертор 4, выход которого соединен со входом второго аналогового ключа 16 и со входом второго инвертора 26, ВЫХ0Д которого соединен со входом первого аналогового ключа 15, выход которого объединен с выходом второго аналогового ключа 16 и подключен ко входу первого идеального выпрямителя 27, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 28, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения 29, выход первого сумматора 28 соединен со входом амплитудного пикового детектора 30, управляющий вход которого через балластный резистор 31 и третий аналоговый ключ 32 соединен с общей шиной усТЕрбйства, управляющий вход третьего аналогового ключа 32 соединен с выходом элемента И-НЕ 33, входы которого подключены к инверсным выходам первого и второго формирователей 34,-35, из которых прямой вход первого формирователя 35 подключен к выходу первого нуль-Моргана 3 и инвесный :звход второго формирователя 35 подключен к выходу первого нуль-органа 3, второй сумматор 36, первый вход которого соединен с выходом амплитудного пикввогф детектора 30, а второй вход соединен с выходомThe essence of the proposed utility model is illustrated by the drawing, where Fig. I shows a diagram of the device, Fig. 2 shows a diagram of an ideal rectifier, Fig. 3 shows a diagram of an amplitude peak detector, and Fig. 2 shows graphs of changes in voltage across the elements of the device. The converter circuit contains a step-down transformer I, the primary coils of which are connected to the input terminals of the device, the first output of the secondary winding is connected to the common bus of the device, and the second output is connected to the input of the low-pass filter 2, the output of which is connected to the input of the first zero-organ 3, the input of the first inverter 4 and with the anode of the diode 5, the cathode of which is connected to the smoothing capacitor b and to the non-inverting inputs of the comparators 7,8,9, to the inverting inputs of which are connected the outputs of the resistor divider, consisting of of resistors 10,11,12, 13 (of which the extreme terminal of resistor 10 is connected to a power source, and the extreme terminal of resistor 13 is connected to the device’s common bus), outputs; k0mparators 7,8,9 are connected to inputs of decoder 14, the outputs of which are connected with control inputs per. VOG0 and the second analog switch with 15.16 inputs of the elements NOT 17,18,19, the open collector outputs of which are connected via ballasts 20,21,22 and LEDs 23,24,25 with a power source, the first inverter 4, the output of which is connected to the input the second analog switch 16 and with the input of the second inverter 26, the OUTPUT of which is connected to the input of the first analog switch 15, the output of which is combined with the output of the second analog switch 16 and connected to the input of the first ideal rectifier 27, the output of which is connected to the first input of the first adder 28, second the input of which is connected to the output of the first reference voltage source 29, the output of the first adder 28 is connected to the input of the peak amplitude detector 30, the control input of which is connected via a ballast resistor 31 and the third analog key 32 to the common bus, the control input of the third analog key 32 is connected to the output of the AND-NOT 33 element, the inputs of which are connected to the inverse outputs of the first and second shapers 34, -35, of which the direct input of the first shaper 35 is connected to the output of the first zero-Morgan 3 and the inverse: the course of the second shaper 35 is connected to the output of the first null-organ 3, the second adder 36, the first input of which is connected to the output of the peak pick-up detector 30, and the second input is connected to the output

вг0рого источника опорного напряжения 37, а выход второго сумматора 36 соединен со входом второго идеального выпрямителя 38 и с® входом BTOpojo нуль-органа 39, инверсный вход второго формирователя 40 соединен с выходом элемента И-НВ 33, а выход с инверсным-входом четвертого формирователя 41, прямой выход которого соединен со входом запуска аналого-цифрового преобразователя 42, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 43, а информационный вход аналого-цифрового преобразователя 42 соединен с выходом второго идеального выпрямителя 39, и выход готовности аналого-цифрового преобразователя 42 соединен с входом записи выходного регистра 44, младшие разряды информационного входа которого соединены с информационными выходами аналого-цифрового преобразователя 42, а старший информационный вход выходного регистра 44 соединен с выходом второго нуль-органа 39.a hot reference voltage source 37, and the output of the second adder 36 is connected to the input of the second ideal rectifier 38 and to the BTOpojo input of the zero-organ 39, the inverse input of the second driver 40 is connected to the output of the I-HB 33 element, and the output is with the inverse input of the fourth driver 41, the direct output of which is connected to the start input of the analog-to-digital converter 42, the clock input of which is connected to the output of the clock generator 43, and the information input of the analog-to-digital converter 42 is connected to the output of the second ideal ryamitelya 39 and output readiness analog-digital converter 42 is connected to the input of recording the output register 44, lower level data input which are connected to information outputs of the analog-digital converter 42, and is connected to the output of the second zero-body 39 senior information input of output register 44.

П едполагаемую полезную модель можно разделить на два функциональных блока: блок автоматической подстройки диапазона измерений напряжения А и блок аналого-цифрового преобразования Б ($иг.1).The proposed utility model can be divided into two functional blocks: an automatic adjustment unit for the voltage measurement range A and an analog-to-digital conversion unit B ($ ig. 1).

Блок автоматической подстройки диапазона измерений А образуется из диода 5, конденсатора б, резисторного делителя, состоящего из резисторов 10,11,12,13, компараторов 7,8,9, дешифратора 14, элементов НЕ с открытыми коллекторными выходами 17, 18,19, балластных резисторов 20,21,22, светодиодов 23,24,25, инверторов 4, 26, аналоговых ключей 15,16. Блок автоматической подстройки диапазона измерения А осуществляет: а)автоматическую подотрайку диапазона измерения; б)иНдикацию значения номинального напряжения в исследуемой сети; в) функцию защиты измерительной части преобразователя от перенапряжений в сети.The automatic adjustment block of the measuring range A is formed from diode 5, capacitor b, resistor divider, consisting of resistors 10,11,12,13, comparators 7,8,9, decoder 14, elements NOT with open collector outputs 17, 18,19, ballast resistors 20,21,22, LEDs 23,24,25, inverters 4, 26, analog switches 15,16. The block for automatic adjustment of the measuring range A carries out: a) automatic subtraining of the measuring range; b) Indication of the value of the nominal voltage in the investigated network; c) the function of protecting the measuring part of the converter from overvoltage in the network.

Блок автоматической подстройки диапазона измерения А работает следующим образом.Block automatic adjustment of the measuring range And works as follows.

При подключении первичной обмотки понижающего трансформатора I (имеющего коэффициент трансформации KI) к сети, на выходе вторичной обмотки этого трансформатора появляется напряжение, которое поступает на вход фильтра низких частот 2. Далее сигнал выпрямляется через диод 5 и, сглаженный конденсатором 6, поступает на неинвертирующие входы компараторов 7,8,9. При достижении действующим значением напряжения в сети 70 Вольт, срабатываетWhen the primary winding of the step-down transformer I (having a transformation coefficient KI) is connected to the network, a voltage appears at the output of the secondary winding of this transformer, which is fed to the input of the low-pass filter 2. Next, the signal is rectified through diode 5 and, smoothed by capacitor 6, is fed to non-inverting inputs comparators 7.8.9. When the current voltage reaches 70 Volts, it works

к®мпаратвр9, на ег® вых®де п©является единичное напряжение, кед на входах дешифратора 1 огановится равным 001, и ва втором выходе дешифратора 14 появляется единичное напряжение, которое поступает на управляющий вход второго аналогового ключа 16 и элемент НЕ 17, В результате, выход элемента НЕ 17 открывается, через светодиод 23, соответствующий уровню номинального напряжения в сети 100 вольт протекает ток и светодиод 23 загорает- ся и на вход первого идеального выпрямителя 27 поступает напряжение с выхода первого инвертора 4 через второй аналоговый ключ 16.k®mparavr9, the unit voltage at eg®out®de p ©, the sneaker at the inputs of the decoder 1 is set to 001, and a single voltage appears on the second output of the decoder 14, which is supplied to the control input of the second analog switch 16 and the element is NOT 17, V As a result, the output of the element NOT 17 opens, through the LED 23, corresponding to the level of the nominal voltage in the 100 volt network, current flows and the LED 23 lights up and the voltage from the output of the first inverter 4 through the second analog to Uche 16.

При подключении первичной обмотки пон ижающего трансформатора I к сети с уровнем действующего номинального напряжения 220 вольт, срабатывают компараторы 8,9, код на входах дешифратора 14 становится равным ОН, в следствие чего на четвертом выходе этого дешифратора появляется единичное напряжение, которое поступает на элемент НЕ 18 и на первый аналоговый ключ 15, в результате чего первый аналоговый ключ 15 отпирается (в то время как второй аналоговый ключ 16 закрыт ) и подает на вход первого идеального выпрямителя 27 напряжение со второго инвертора 26, при этом загорается светодиод 24, соответствующий уровню номинального напряжения в сети 220 вольт. Коэффициент усиления инвертора 26 в 2,2 раза меньше, чем у первого инвертора 4 и ПОЭТ0МУ при одинаковых относительных изменениях напря- жения в сети с номинальным значением 100 вольт и 220 вольт, изменения напряжения , подаваемого на вход первого идеального выпрямителя 27, будет также одинаковым.When the primary winding of the step-down transformer I is connected to the network with the current nominal voltage level of 220 volts, comparators 8.9 are triggered, the code at the inputs of the decoder 14 becomes equal to OH, as a result of which a single voltage appears on the fourth output of this decoder, which is supplied to the element NOT 18 and to the first analog switch 15, as a result of which the first analog switch 15 is unlocked (while the second analog switch 16 is closed) and supplies the voltage from the second inverter 2 to the input of the first ideal rectifier 27 6, the LED 24 lights up, corresponding to the level of the rated voltage in the network 220 volts. The gain of the inverter 26 is 2.2 times less than that of the first inverter 4 and POET0MU with the same relative changes in voltage in the network with a nominal value of 100 volts and 220 volts, the voltage changes applied to the input of the first ideal rectifier 27 will also be the same .

При повышении действующего напряжения в сети более 290 вольт срабатывают компараторы 7,8,9, в результате код, подаваемый на дешифратор 14 становится равным III, на седьмом выходе этого дешифратора появляется высокий потенциал, что приводит к свечению светодиода 25, соответствующего аварийному превышению напряжения в аварийной сети. При этом первый и второй аналоговые ключи 15,16 находятся в закрытом состоянии и не пропускают сигналы с выходов первого и второго инверторов 4, 26 на вход первого идеального выпрямителя 27.When the operating voltage rises above 290 volts, the comparators 7,8,9 are triggered, as a result, the code supplied to the decoder 14 becomes equal to III, a high potential appears on the seventh output of this decoder, which leads to the glow of the LED 25, which corresponds to an emergency overvoltage in emergency network. In this case, the first and second analog switches 15.16 are in a closed state and do not pass signals from the outputs of the first and second inverters 4, 26 to the input of the first ideal rectifier 27.

При отключении от сети первичной обмотки трансформатора I, на неинвертирующих входах компараторов 7,8,9 держится нулевой потенциал, поэтому на входы дешифратора 14 подается код 000. На втором, четвертом и седьмом выходах дешифратора 14 присутствует низкий потенциал. В результате первый и второй аналоговыеWhen the primary winding of the transformer I is disconnected from the network, zero potential is held at the non-inverting inputs of the comparators 7,8,9, therefore, the code 000 is supplied to the inputs of the decoder 14. At the second, fourth and seventh outputs of the decoder 14 there is a low potential. As a result, the first and second analog

ключи 15,16 закрыты и все три светодиода 23,24,25 погашеныthe keys 15.16 are closed and all three LEDs 23.24.25 are off

Блок аналого-цифрового преобразования Б образуетоя из нульорганов З, 39, формирователей 34,35,40,41, элемента И-НЕ 33, идеальных выпрямителей 27, 38, сумматоров 28, 36, источников опорного напряжения 29,37, амплитудного пикового детектора 30, балластного резистора 31, аналогового ключа 32, генератора тактовых импульсов 43, аналого-цифрового преобразователя 42, выходного регистра 44, Работа блока аналого-цифрового преобразования Б заключается в выделении разницы между текущей величиной огибающей действующего значения напряжения сети и номинальным значением напряжения этой сети, с последующим преобразованием этой разницы в цифровх й кЪд каждые пол-периода исследуемого напряжения.The block of analog-to-digital conversion B forms from nullorgan Z, 39, shapers 34,35,40,41, element AND-NOT 33, ideal rectifiers 27, 38, adders 28, 36, voltage reference sources 29,37, amplitude peak detector 30 , a ballast resistor 31, an analog switch 32, a clock 43, an analog-to-digital converter 42, an output register 44, the operation of the analog-to-digital conversion unit B consists in highlighting the difference between the current envelope value of the actual value of the mains voltage and the nominal value voltage of this network, with the subsequent conversion of this difference in digital qd every half-period of the investigated voltage.

Работа блока аналого-цифрового преобразования протекает следующим образом.The operation of the analog-to-digital conversion unit proceeds as follows.

Исследуемое сетевое напряжение подается на первичную обмотку понижающего трансформатора I, имеющего коэффициент трансформации Kli Напряжение с выхода вторичной обнотки, второй конец которой соединен с общей шиной устройства, подается на вход фильтра низких частот 2, С выхода фильтра низких частот 2 отфильтрованный сигнал поступает на вход блока автоматической подстройки диапазона измерения A-ii первого нуль-органа 3, Напряжение с выхода блока автоматической подстройки диапазона измерения А подается на вход первого идеального выпрямителя 27, Выпрямленное напряжение с выхода первого идеального выпрямителя 27 подается на первый вход первого сумматора 28, на второй вход которого подается напряжение с выхода первого источника опорного напряжения 29, имеющего отрицательный потенциал, В результате на выходе сухмматора 28 формируется частично смещенное в отрицательную зону, отфильтрованное и выпрямленное напряжение, которое подается на вход амплитудного пикового детектора 30,The mains voltage under investigation is supplied to the primary winding of a step-down transformer I, having a transformation coefficient Kli. The voltage from the output of the secondary winding, the second end of which is connected to the device common bus, is fed to the input of the low-pass filter 2, From the output of the low-pass filter 2, the filtered signal is fed to the input of the unit automatic adjustment of the measuring range A-ii of the first zero-organ 3, The voltage from the output of the automatic adjustment of the measuring range A is applied to the input of the first ideal rectifier 27, The rectified voltage from the output of the first ideal rectifier 27 is supplied to the first input of the first adder 28, the second input of which is supplied with the voltage from the output of the first source of the reference voltage 29 having a negative potential. As a result, the output of the dry-out feeder 28 forms a partially filtered into the negative zone, filtered and a rectified voltage that is supplied to the input of the amplitude peak detector 30,

В момент времени io , при переходе исследуемого напряжения на выходе фильтра низких члетот через нуль, срабатывает первый нуль«орган 3 и формирует на своем выходе положительный импульс напряжения по переднему фронту которого запускается первый формирователь 34 и формирует на инверсном выходе отрицательный импульс напряжения длительностью . (I)At time io, when the test voltage passes through the low-frequency filter output through zero, the first zero “organ 3 is triggered and generates a positive voltage pulse at its output along the leading edge of which the first driver 34 starts and generates a negative voltage pulse of in duration at the inverse output. (I)

р-вдшорспого ВЫХОД формирователя 34 проходит инвертируясь, через элемент Й-НВ 33, и поступает на инверсный вход третьего формирователя, а также на управляющий вход третьего аналогового ключа 32. В результате, третий аналоговый ключ 32 открывается на время I:J и разряжает через балластный резистор 31, напряжение, которое было запомнено в предыдущий полупериод времени амплитудным пиковым детектором 30. Далее, в момент времени t , по окончании импульса напряжения формирователя 34, третий аналоговый ключ 32 закрывается и амплитудный пиковый детектор 30 начинает отрабатывать максимальное значение напряжение текущего полупериода напряжения, а по заднему фронту импульса на выходе элемента И-НЕ 33 запускается на время Т,-0,65Т, третий формирователь 40. Напряжение с выхода амплитудного пикового детектора 30 поступает на первый вход второго сумматора 36, на второй вход которого поступает напряжение с выхода второго отрицательного источника опорного напряжения 37. В результате, в момент времени 2. соответствующий максимальному значению напряжения текущего полупериода, на выходе второго сумматора 36 формируется потенциал напряжения, соответствующий разнице между величиной текущего действующего напряжения сети и величиной номинального значения напряжения сети. Напряжение с выхода второго сумматора 36 поступает на вход второго идеального выпрямителя 38 и на вход второго нуль-органа 39. Выпрямленное напряжение с выхода второго идеального выпрямителя 38 поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 42. В момент времени t заканчивается положительный импульс на выходе третьего формирователя 40 й аднему фронту этого импульса срабатывает четвертый формирователь 41, который формирует положительный импульс напряжения длительностью Т- - 7 3 40 (3) /г « k По окончании преобразования, в моменг времени Ьц , на информационных выходах аналого-цифрового преобразователя 42 формируется код, поступающий на младшие разряды информационного ода выходного регистра 44, в то время как на старший информационный этого входа поступает знаковый сигнал с выхода второго нуль-органа 39. После формирования кода на информационных выходах аналогоцифрового преобразователя 42, в момент времени tj , на выходе готовности аналого-цифрового преобразователя 42 появляется положительный импульс напряжения, по переднему фронту которого происходит запись информации в выходной регистр 44, Далее в момент времени tg заканчивается импульс с выхода первого нуль-органа 3, По заднему фронту этого импульса запускается второй формирователь 35, импульс с инверсного выхода этого формирователя проходит инвертируясь через элемент И-НЕ 33 и поступает на управляющий вход третьего аналогового ключа 32, а также на инверсный вход третьего формирователя 40. Далее устройство работает так, как описано выше на интервале времени to-te и т.д. На Фиг.2 приведена известная схема 4 идеального выпрямителя, состоящая из операционных усилителей 45,46, диодов 47,48 и резисторов 49,30,51,52,53, где а - вход идеального выпрямителя, б - выход идеального выпpямитeляv На $иг.З приведена известная схема р амплитудного пикового детектора, состоящая из операционных усилителей 54,55, резистора 56, диодов 57,58, конденсатора 59, где в - вход амплитудного пикового детектора, г - выход амплитудного пикового детектора, д « управляющий вход амплитудного пикового детектора. В преобразователе применяется аналого-цифровой преобразователь параллельного типа с последовательным приближением. Выходной регистр 44 является согласующим элементом с внешними устройствами и служит для фиксации кода, использование первого сумматора позволяет: во-первых, уменьшить нестабильность выходного напряжения амплитудного пикового детектора (и соответственно относительную погрешность амплитудного пикового детектора), возникающую из-за неизбежного наличия пульсаций источника питания устройства и небольшого максимально возможного входного напряжения амплитудного пикового детектора, а также в максимальной степени учитывать в выходном коде преобразователя изменения входного напряжения сети. .3 r-very soon EXIT of the shaper 34 passes inverting, through the element Y-HB 33, and enters the inverse input of the third shaper, as well as the control input of the third analog key 32. As a result, the third analog key 32 is opened for the time I: J and discharges through ballast resistor 31, the voltage that was memorized in the previous half time by the amplitude peak detector 30. Next, at time t, at the end of the voltage pulse of the driver 34, the third analog switch 32 closes and the amplitude peak detector 30 starts to work out the maximum value of the voltage of the current half-cycle of voltage, and on the trailing edge of the pulse at the output of the AND-NOT 33 element, it starts at the time T, -0.65T, the third driver 40. The voltage from the output of the amplitude peak detector 30 is supplied to the first input of the second adder 36, the second input of which receives voltage from the output of the second negative reference voltage source 37. As a result, at time 2. corresponding to the maximum voltage value of the current half-cycle, the output of the second adder 3 6, a voltage potential is formed corresponding to the difference between the value of the current effective voltage of the network and the value of the nominal value of the network voltage. The voltage from the output of the second adder 36 goes to the input of the second ideal rectifier 38 and to the input of the second zero-organ 39. The rectified voltage from the output of the second ideal rectifier 38 goes to the information input of the analog-to-digital converter 42. At time t, the positive pulse at the output of the third of the former 40th bottom edge of this pulse, the fourth former 41 is activated, which generates a positive voltage pulse of duration T- - 7 3 40 (3) / g “k At the end of the conversion, at the moment d time bc, a code is generated at the information outputs of the analog-to-digital converter 42, arriving at the lower bits of the information ode of the output register 44, while a significant signal from the output of the second null organ 39 is received at the senior information of this input. After generating the code on the information the outputs of the analog-to-digital converter 42, at time tj, a positive voltage pulse appears on the ready output of the analog-to-digital converter 42, on the leading edge of which information is recorded Migration to the output register 44, Then at time tg the pulse ends from the output of the first zero-organ 3, The second driver 35 starts at the trailing edge of this pulse, the pulse from the inverse output of this driver passes inverting through the AND-NOT 33 element and goes to the control input the third analog key 32, as well as the inverse input of the third driver 40. Further, the device operates as described above in the time interval to-te, etc. Figure 2 shows the well-known circuit 4 of an ideal rectifier, consisting of operational amplifiers 45.46, diodes 47.48 and resistors 49.30.51.52.53, where a is the input of an ideal rectifier, b is the output of an ideal rectifier. .3 shows the well-known circuit p of the amplitude peak detector, consisting of operational amplifiers 54.55, resistor 56, diodes 57.58, capacitor 59, where c is the input of the amplitude peak detector, g is the output of the amplitude peak detector, and d is the control input of the amplitude peak detector. The converter uses an analog-to-digital converter of a parallel type with a serial approximation. The output register 44 is a matching element with external devices and serves to fix the code, the use of the first adder allows: firstly, to reduce the instability of the output voltage of the amplitude peak detector (and, accordingly, the relative error of the amplitude peak detector) arising due to the inevitable presence of power supply ripples device and the smallest possible input voltage of the amplitude peak detector, and also to the maximum extent taken into account in the output code inverter input voltage changes. .3

Преимуществами предполагаемой полезной модели по оравнению с извеотными являются: а) повышение удобства в эксплуатации за счет наличия автоматической подстройки диапазона измерений с индикацией и наличия на выходе преобразователя цифрового кода сигнала; б) повышение точности обработки сигнала за счет введения дополнительного первого сумматора и исключения необходимости идентификации выходных сигналов двух каналов преобразователя в) упрощение схемы за счет исключения второго амплитудного пикового детектора, инвертора, трех аналоговых ключей. Таким образом, предполагаемое устройство является функционально законченным и может быть использовано в различных ижформационно-измерительяых системах применяемых в энергетике, В настоящее время изготовлено и внедрено устройство, в состав которого входит предполагаемая полезная модель.The advantages of the proposed utility model by comparison with the known ones are: a) increased ease of use due to the automatic adjustment of the measuring range with indication and the presence of a digital signal code at the output of the converter; b) increasing the accuracy of signal processing by introducing an additional first adder and eliminating the need to identify the output signals of the two channels of the converter c) simplifying the circuit by eliminating the second amplitude peak detector, inverter, and three analog switches. Thus, the proposed device is functionally complete and can be used in various information and measuring systems used in the energy sector. Currently, a device is made and introduced, which includes the proposed utility model.

Источники информации, использованные при составленииSources of information used in compiling

1.Ермаков В,$., Теребаев В.В, Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное, - Изв,вузов СССР, Сер, Электромеханика,I98I,№8,с. 934-935,1. Ermakov V, $., Terebaev VV, High-speed AC to DC Converter, - Izv, USSR Universities, Ser, Electromechanics, I98I, No. 8, p. 934-935,

2.А,с, СССР №1033977.кл. &OIR 19/22,1982,.2.A, s, USSR No. 1033977.cl. & OIR 19 / 22,1982 ,.

3.Ермаков В.$,, Хамелис Э,И, Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное, « йзв,Вузов СССР, Сер, Электромеханика, 1989,№11,с,64«67,3. Ermakov V. $ ,, Hamelis E, I, High-speed converter of alternating voltage to constant, "IZV, Universities of the USSR, Ser, Electromechanics, 1989, No. 11, p. 64" 67,

4, Л.Фолкенберри, Применение операционных усилителей и линейных интегральных схем, М,,Мир, 1985,с.241-242,4, L. Falkenberry, The use of operational amplifiers and linear integrated circuits, M ,, Mir, 1985, p.241-242,

5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники - т,1,М., Мир, 1984,с.598, директора5. Horowitz P., Hill W. The art of circuitry - t, 1, M., Mir, 1984, p. 598, directors

ууyoo

&.&.

описания заявки: О.А.Дроздовdescription of the application: O.A.Drozdov

Claims (1)

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий понижающий трансформатор, выводы первичной обмотки которого соединены с входными клеммами преобразователя, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с общей шиной преобразователя, а второй вывод обмотки соединен с входом фильтра низких частот, выход которого соединен с входом первого инвертора и входом первого нуль-органа, выход которого соединен с прямым и инверсным входами первого и второго формирователей, первый и второй аналоговые ключи, амплитудный пиковый детектор, управляющий вход которого через первый балластный резистор соединен с информационным входом третьего аналогового ключа, выход которого соединен с общей шиной преобразователя, первый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены выходной регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, второй нуль-орган, первый и второй идеальные выпрямители, второй инвертор, второй сумматор, второй источник опорного напряжения, третий и четвертый формирователи, элемент И-НЕ, первый, второй и третий светодиоды, второй, третий и четвертый балластные резисторы, первый, второй, третий элементы НЕ с открытыми коллекторными выходами, дешифратор, первый, второй, третий компараторы, резистивный делитель, сглаживающий конденсатор, диод, анод которого подключен к выходу фильтра низких частот, а катод соединен с объединенными неинвертирующими входами компараторов и через сглаживающий конденсатор - с общей шиной преобразователя, инвертирующие входы компараторов подключены к выходам резистивного делителя, вывод первого резистора которого подключен к шине источника питания преобразователя, а вывод последнего резистора соединен с общей шиной преобразователя, выходы компараторов соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены соответственно с входами элементов НЕ, открытые коллекторные выходы которых через последовательно соединенные балластные резисторы и светодиоды соединены с шиной источника питания преобразователя, выход первого инвертора соединен с информационным входом второго аналогового ключа и входом второго инвертора, выход которого соединен с информационным входом первого аналогового ключа, выход которого объединен с выходом второго аналогового ключа и соединен с входом первого идеального выпрямителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом амплитудного пикового детектора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго источника опорного напряжения, выход второго сумматора соединен с входами второго нуль-органа и второго идеального выпрямителя, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с группой младших разрядов информационного входа выходного регистра, старший разряд которого подключен к выходу второго нуль-органа, первый и второй выходы дешифратора соединены соответственно с управляющими входами первого и второго аналоговых ключей, инверсные выходы первого и второго формирователей соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом третьего аналогового ключа и с инверсным входом третьего формирователя, прямой выход которого соединен с инверсным входом четвертого формирователя, прямой выход которого соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход готовности соединен с входом записи выходного регистра, информационный выход которого является информационным выходом преобразователя.A high-speed AC / DC converter in a digital code containing a step-down transformer, the primary windings of which are connected to the input terminals of the converter, the first terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the common converter bus, and the second terminal of the winding is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the input of the first input inverter and the input of the first zero-organ, the output of which is connected to the direct and inverse inputs of the first and second formers, the first and second analog to light, an amplitude peak detector, the control input of which through the first ballast resistor is connected to the information input of the third analog switch, the output of which is connected to the common bus of the converter, the first adder, the second input of which is connected to the output of the first reference voltage source, characterized in that it additionally input register, analog-to-digital converter, clock generator, second zero-organ, first and second ideal rectifiers, second inverter, second adder, second are introduced reference voltage source, third and fourth drivers, AND-NOT element, first, second and third LEDs, second, third and fourth ballast resistors, first, second, third elements NOT with open collector outputs, decoder, first, second, third comparators, resistive divider, smoothing capacitor, diode, the anode of which is connected to the output of the low-pass filter, and the cathode is connected to the combined non-inverting inputs of the comparators and through the smoothing capacitor with a common converter bus, inverting the moves of the comparators are connected to the outputs of the resistive divider, the output of the first resistor of which is connected to the bus of the converter power supply, and the output of the last resistor is connected to the common bus of the converter, the outputs of the comparators are connected to the inputs of the decoder, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the elements NOT, the open collector outputs of which ballast resistors and LEDs connected in series are connected to the converter power supply bus, the output of the first inverter is connected to inform the input of the second analog switch and the input of the second inverter, the output of which is connected to the information input of the first analog switch, the output of which is combined with the output of the second analog switch and connected to the input of the first ideal rectifier, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected to the information the input of the peak amplitude detector, the output of which is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the second reference voltage source, you the course of the second adder is connected to the inputs of the second zero-organ and the second ideal rectifier, the output of which is connected to the information input of an analog-to-digital converter, the information output of which is connected to the group of the least significant bits of the information input of the output register, the highest bit of which is connected to the output of the second zero-organ, the first and second outputs of the decoder are connected respectively to the control inputs of the first and second analog keys, the inverse outputs of the first and second formers are connected to the inputs The elements are AND-NOT, the output of which is connected to the control input of the third analog switch and with the inverse input of the third driver, the direct output of which is connected to the inverse input of the fourth driver, the direct output of which is connected to the trigger input of the analog-to-digital converter, the clock input of which is connected to the output a clock pulse generator, and the ready output is connected to the recording input of the output register, the information output of which is the information output of the converter.
RU93020043/09U 1993-04-19 1993-04-19 VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE RU1547U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93020043/09U RU1547U1 (en) 1993-04-19 1993-04-19 VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93020043/09U RU1547U1 (en) 1993-04-19 1993-04-19 VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1547U1 true RU1547U1 (en) 1996-01-16

Family

ID=48263885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93020043/09U RU1547U1 (en) 1993-04-19 1993-04-19 VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1547U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5481451A (en) AC-to-AC power inverter apparatus functioning without smoothing capacitor, and control method thereof
US7589983B1 (en) Power converter controller controlled by variable reference voltage generated by dual output digital to analog converter
KR950015027A (en) Power control method and apparatus of battery power
US6917185B2 (en) Converter device having power factor improving circuit
US4961130A (en) Voltage inverter control applying real-time angle pattern determination
CN113162372B (en) Quasi-resonance controlled switch converter, controller and control method thereof
US6094366A (en) Current-to-voltage converter and associate closed-loop control circuit
JPS62104493A (en) Driving device for ac motor
GB2034540A (en) Inverter system including commutation failure prevention
CA2063643A1 (en) Magnetoelectric generating system
GB1563838A (en) Regulated high voltage dc supply
RU1547U1 (en) VOLTAGE AC VOLTAGE CONVERTER TO DIGITAL CODE
JPH0465519B2 (en)
JPH11271366A (en) Apparatus for detecting voltage drop
US5631542A (en) Method for controlling the strength of a charging current
JPH09161990A (en) X-ray generating device
GB2108730A (en) Power control unit
RU2074396C1 (en) High-speed converter of alternating voltage to digital deviation code
JP3063251B2 (en) DC power supply
KR100415188B1 (en) Power factor compensating circuit
JPS618679A (en) Direct current value detecting circuit
JP3131458B2 (en) Generator voltage control method
JPS57174898A (en) Three-phase x-ray generator
JPH0224240Y2 (en)
JPH04200274A (en) Single-phase rectifying circuit