RU1780033C - Active power-to-digital code converter - Google Patents

Active power-to-digital code converter

Info

Publication number
RU1780033C
RU1780033C SU894765167A SU4765167A RU1780033C RU 1780033 C RU1780033 C RU 1780033C SU 894765167 A SU894765167 A SU 894765167A SU 4765167 A SU4765167 A SU 4765167A RU 1780033 C RU1780033 C RU 1780033C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
inputs
output
register
outputs
Prior art date
Application number
SU894765167A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Ванько
Ольга Михайловна Доронина
Геннадий Николаевич Лавров
Original Assignee
Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
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 Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола filed Critical Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола
Priority to SU894765167A priority Critical patent/RU1780033C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1780033C publication Critical patent/RU1780033C/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

Использование: контроль параметров электроэнергии промышленной сети в составе информационно-измерительных систем. Сущность изобретени : устройство содержит два калиброванных резистора 1 и 28, фиксатор 2 уровн , источник 3 опорного напр жени , два аналоговых коммутатора 4 и 29, преобразователь напр жение - код 5, шесть регистров 6-11, сумматор 12, умножитель 13, два посто нных запоминающих блока 14 и 15, формирователь 16 импульсов, генератор 17 тактовых импульсов, два счетчика 18 и 19, элемент задержки 20. элемент И 21, блок 22 управлени , два коммутатора 23 и 24, элемент ИЛИ 25, мультиплексор 26, делитель 27 напр жени . 2 ил.flee вжпзуHumvi/H лмиOS^гСОсVI00о оСА) СА>&Usage: control of electric power parameters of an industrial network as part of information-measuring systems. The inventive device contains two calibrated resistors 1 and 28, a level 2 latch, a reference voltage source 3, two analog switches 4 and 29, a voltage converter code 5, six registers 6-11, an adder 12, a multiplier 13, two constant of memory units 14 and 15, pulse generator 16, clock generator 17, two counters 18 and 19, delay element 20. Element 21, control unit 22, two switches 23 and 24, OR element 25, multiplexer 26, divider 27 the wife. 2 il.flee vzhpzu Humvi / H lmiOS ^ gCOСVI00о оСО) CA > &

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани всоставеThe invention relates to electrical engineering and is intended for use in combination

информационно-измерительной системы контрол  параметров электроэнергии промышленной сети.information-measuring system for monitoring the parameters of electricity in an industrial network.

Известен преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий калиброванный резистор, фиксатор уровн , источник опорного напр жени , аналоговый коммутатор, преобразователь напр жени  в код, шесть регистров, сумматор, умножитель, два посто нных запоминающих устройства, формирователь импульсов, генератор опорной частоты, два счетчика, элемент задержки, элемент И и формирователь управл ющих сигналов 1.A known converter of active power into a digital code containing a calibrated resistor, a level lock, a reference voltage source, an analog switch, a voltage to code converter, six registers, an adder, a multiplier, two read-only memory devices, a pulse shaper, a reference frequency generator, two counter, delay element, AND element, and control signal generator 1.

Не,цостатком известного устройства  вл етс  низка  точность преобразовани .Not, the disadvantage of the known device is the low conversion accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий калиброванный резистор, фиксатор уровн , источник опорного напр жени , первый и второй аналоговые коммутаторы, первый и второй преобразователи напр жени  в код, регистры , сумматор, умножитель, посто нные запоминающие устройства, формирователь импульсов, генератор опорной частоты, счетчики, элемент задержки, элемент И, формирователь управл ющих сигналов, делитель напр жени , мультиплексор, многовходовый элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы И 2.The closest in technical essence to the present invention is an active power to digital code converter comprising a calibrated resistor, level lock, reference voltage source, first and second analog switches, first and second voltage to code converters, registers, adder, multiplier, read-only memory devices, pulse generator, reference frequency generator, counters, delay element, AND element, control signal generator, voltage divider, multiplexer, many ovhodovy OR-NO element, first and second AND gates 2.

В реальной промышленной сети по причинам всевозможных коммутационных переключений , срабатывани  средств автоматики, нелинейного характера и резких колебаний нагрузки у потребител  электроэнергии и т.д, имеют место импульсные помехи, искажающие синусоидальную форму электрического сигнала с многократным превышением его амплитуды и широким диапазоном изменени  длительности импульсных искажений.In a real industrial network, for reasons of all kinds of switching switching, triggering of automation equipment, non-linear nature and sudden fluctuations in the load of an electricity consumer, etc., there are pulsed noise distorting the sinusoidal shape of the electric signal with multiple excesses of its amplitude and a wide range of variation in the duration of impulse distortions .

Кроме того, благодар  перечисленным выше коммутационным  влени м, нелинейному и комплексному характеру нагрузки Р(1И) p(lii) { ТЖГ иначе О , - Mi-iaui где Jii и Г|2 математические ожидани  ii и Ii2. При равных равномерных распределени х абсолютных случайных составл ющих погрешностей фиксатора уровн  и преобрапотребител  электроэнергии, а также за счет  рко выраженных паразитных частотных свойств электросети (индуктивности, взаимоиндуктивности и емкости фазных и линейных подключений, т.п.) наблюдаетс  широкий спектр гармоник, от первой (50 Гц) до сотой, в сети, что приводит к искажению формы сигнала (треугольна , колоколообразна ), особенно в случае переходных процессов , например режим пусковых токов.In addition, due to the switching phenomena listed above, the nonlinear and complex nature of the load P (1I) p (lii) {TGH otherwise O, - Mi-iaui where Jii and Г | 2 are the mathematical expectations of ii and Ii2. With equal uniform distributions of the absolute random components of the errors of the level lock and the power consumer, as well as due to the pronounced parasitic frequency properties of the power network (inductance, mutual inductance and capacitance of phase and linear connections, etc.), a wide range of harmonics is observed, from the first ( 50 Hz) to the hundredth, on the network, which leads to distortion of the waveform (triangular, bell-shaped), especially in the case of transients, for example, the mode of inrush currents.

При этом за врем  до нескольких секунд уровень напр жени  или тока в сети может в несколько раз превышать соответствующий уровень в нормальном установившемс  режиме, до которого возвращаетс  напр жение или ток по завершении переходного процесса.In this case, within a few seconds, the voltage or current level in the network can be several times higher than the corresponding level in the normal steady state, to which the voltage or current returns at the end of the transient process.

Дл  работы с данным измер емым сигналом прототип содержит два преобразовател  напр жени  в код.To work with this measured signal, the prototype comprises two voltage to voltage converters.

Первый из них осуществл ет обработку входного сигнала при масштабе, не превышающем амплитуду номинального значени  синусоидальной или несинусоидальной формы, а второй - при превышении данной амплитуды.The first of them processes the input signal at a scale not exceeding the amplitude of the nominal value of the sinusoidal or non-sinusoidal shape, and the second when this amplitude is exceeded.

Исход  из этих соображений схема прототипа содержит два примерно идентичных канала измерений входного сигнала: аналоговые коммутаторы, преобразователи напр жени  в код, делитель напр жени .Based on these considerations, the prototype circuit contains two approximately identical channels for measuring the input signal: analog switches, voltage to code converters, voltage divider.

Точность преобразовани  активной мощности в код в схеме прототипа определ етс , в основном, метрологическими параметрами фиксатора уровн , а также преобразователей напр жени  в код, т.е. их быстродействием и точностью, так как согласно теореме Котельникова,чем выше частота дискретизации, тем точнее можно преобразовать входной сигнал со значительными искажени ми, использу  метод цифровой обработки мгновенных значений дл  измерени  активной мощности.The accuracy of converting active power to code in the prototype circuit is determined mainly by the metrological parameters of the level lock, as well as voltage converters to code, i.e. their speed and accuracy, since according to Kotelnikov’s theorem, the higher the sampling frequency, the more accurately the input signal can be converted with significant distortions using the digital processing of instantaneous values to measure active power.

При равномерном распределении абсолютной случайной погрешности преобразователей в пределах ±Ai2i и ±Ai22 коды NI-II и Ni2i соответствуют значени м входного тока (1и ± Ai2i) и (Ii2 ± Д122) с плотност ми распределени  веро тностей если 111 если III i2i iii Ih -Г Д121 , (1) |21 iii 1и +AI21 ,(2) зователей на соответствующих уровн х входных напр жений в пределах ± Au2i и ±Ди22 композицией этих распределений в обоих случа х  вл етс  распределение Симпеона в пределах ± 2 Ди21 и ± 2 А U22 соответственно . Таким образом, коды Null соответствуют значени м вход2 Au2l-Uii +uii 4 Au2i Цц +2 Au2i - UH P(uii) 4 AlJ21 иначе 0 , 2 Au22 Ui2 + ui2 4 A U22 U|2+2AU22-U,2 p(ui2). 4 Au22 иначе 0, где Uii и Ui2 - математические ожидани  uii и ui2 соответственно. Математическое ожидание произведени  мгновенных значений тока и напр жени  UI1 ill в Н-й точке их выборки и его дисперси  при независимости их преобразований с помощью преобразовател , т.е. когда входной сигнал не превышает масштаб последнего: , Uii +2Au21 III +2Al21 M UMili //.X U|i-2Au21 tli-2Al21 xuii IH P ( uii ) p (til ) d uii d iii Uii 111 1 (5) U|i+2Au21 Ili+2Al21 D uiilii .X Uli-2Au21 Iii-2Ai21 X ( UH 111 - M UH IH ) 2 p ( UH ) p ( ili ) X X d UH d IH I (UiH A I2i H IH A U21 + + |AI21 AU21). В случае превышени  входным сигналом масштаба первого преобразовател  работает второй преобразователь. При этом, аналогично рассужда , получим математическое ожидание и дисперсию . М ut2 Ii21 Ui2 Ii2;(7) ( XAU22 +|AJ22 AU22 J Суммарна  дисперси  результата преобразовани  входных тока и напр жени , с целью вычислени  активной мощности за период Тх Dr Тх2{Е D{uii 2 .. (9) Н 112 1 гдеТх-Сп+т) АТх. Следовательно, суммарное среднеквадратическое значение atz случайных со , если если , если НОГО напр жени  (Уц ±2Au22) и (Ui2 ± 2 Au22) с плотност ми распределени  веро тностей: Uii -2 Au2i Uii , ii uii : UH -t- 2 Au2i Ul2 - 2 AU22 , , , y, -b 2 AU22 , ставл ющих погрешностей прототипа определ етс  выражением а. /|АТх/u (t)l(t)dt Е (Л1 Дl2t -t„A 1) + f;(Цг и 1ч I /u(.)P(Od, пренебрега  вли нием произведений Au2ix Ai2i и Au22 Al22 ввиду их малости. Случайна  составл юща  погрешности, характеризующа с  тем, что веро тность совпадени  Au2i Au22 и Ai2i Al22 дл  двух однотипных преобразователей весьма низка, практически невозможна. Эта разница определ етс  технологическим разбросом , старением элементов, т.п., что объ сн етс  сложной внутренней структурой АЦП, используемых как преобразователи . Эти различи  привод т к тому, что случайные погрешности преобразователей измен ютс  неодинаково. Таким образом, недостатком прототипа  вл етс  то, что в переходных режимах и при коммутационных  влени х в промышленной сети обща  погрешность преобразовани  активной мощности в код возрастает за счет различных интервалов изменени  случайных погрешностей преобразователей , что выражаетс  в различии пр15делов AU21 и AU22, Al21 И Ai22. Кроме этого, наличие разброса параметров преобразователей вызывает аддитивную составл ющую погрешности преобразовани : ДТхЕ ()(uj+Au2)-u}lj. гJ 1 5дд2 ijTjTf; - /u(t)l(t)dtWith a uniform distribution of the absolute random error of the transducers within ± Ai2i and ± Ai22, the codes NI-II and Ni2i correspond to the values of the input current (1i ± Ai2i) and (Ii2 ± D122) with the probability distribution densities if 111 if III i2i iii Ih - Г Д121, (1) | 21 iii 1i + AI21, (2) at the corresponding input voltage levels within ± Au2i and ± Di22, the composition of these distributions in both cases is the Simpeon distribution within ± 2 Di21 and ± 2 And U22, respectively. Thus, the Null codes correspond to the values of the input2 Au2l-Uii + uii 4 Au2i ц +2 Au2i - UH P (uii) 4 AlJ21 otherwise 0, 2 Au22 Ui2 + ui2 4 A U22 U | 2 + 2AU22-U, 2 p ( ui2). 4 Au22 otherwise 0, where Uii and Ui2 are the mathematical expectations of uii and ui2, respectively. The mathematical expectation of the product of the instantaneous values of the current and voltage UI1 ill at the Nth point of their sampling and its dispersion with the independence of their transformations using a converter, i.e. when the input signal does not exceed the scale of the latter:, Uii + 2Au21 III + 2Al21 M UMili //.XU|i-2Au21 tli-2Al21 xuii IH P (uii) p (til) d uii d iii Uii 111 1 (5) U | i + 2Au21 Ili + 2Al21 D uiilii .X Uli-2Au21 Iii-2Ai21 X (UH 111 - M UH IH) 2 p (UH) p (ili) XX d UH d IH I (UiH A I2i H IH A U21 + + | AI21 AU21). If the input signal exceeds the scale of the first converter, the second converter operates. In this case, similarly to reasoning, we obtain the mathematical expectation and variance. M ut2 Ii21 Ui2 Ii2; (7) (XAU22 + | AJ22 AU22 J The total dispersion of the result of the conversion of the input current and voltage, in order to calculate the active power for the period Tx Dr Tx2 {Е D {uii 2 .. (9) Н 112 1 where Tx-Cn + t) ATx. Consequently, the total root-mean-square value of atz of random ω, if if, if the NECS of the voltage are (Uc ± 2Au22) and (Ui2 ± 2 Au22) with the probability distribution densities: Uii -2 Au2i Uii, ii uii: UH -t- 2 Au2i Ul2 - 2 AU22,,, y, -b 2 AU22, which represent the prototype errors, is defined by the expression a. / | ATx / u (t) l (t) dt Е (Л1 Дl2t -t „А 1) + f; (Tg and 1h I /u(.)P(Od, neglecting the effect of the products Au2ix Ai2i and Au22 Al22 in view of The random component of the error characterizing that the probability of coincidence of Au2i Au22 and Ai2i Al22 for two converters of the same type is very low is practically impossible.This difference is determined by the technological spread, aging of the elements, etc., which is explained the complex internal structure of the ADCs used as converters, these differences cause random errors of the converters to vary Thus, a disadvantage of the prototype is that in transient conditions and during switching events in an industrial network, the total error of converting active power to code increases due to different intervals of random errors of the converters, which is expressed in the difference between the limits AU21 and AU22, Al21 And Ai22. In addition, the presence of a scatter in the parameters of the transducers causes an additive component of the conversion error: ДТхЕ () (uj + Au2) -u} lj. rJ 1 5dd2 ijTjTf; - / u (t) l (t) dt

где Д12 и Au2 - различие аддитивных погрешностей преобразователей, причем прин та дл  первого из них аддитивна  погрешность равной нулю.where A12 and Au2 are the difference between the additive errors of the converters, and the additive error of zero is accepted for the first of them.

После несложных преобразователей (11) получим:After simple converters (11) we get:

д Urm Ai2 +Irm А U2/.od Urm Ai2 + Irm A U2 / .o

Д U™Ucos o D U ™ Ucos o

счита , что отклонение входного сигнала от масштаба преобразовател  5 содержит m точек дискретизации на период, про вл етс  только в одной полуволна периода Тх, а средние значени  за это врем  напр жени  и тока равны Urm и Irm, причем о сдвиг фаз между ними,assuming that the deviation of the input signal from the scale of the transducer 5 contains m sampling points per period, appears in only one half-wave of the period Tx, and the average values of the voltage and current during this time are Urm and Irm, and about the phase shift between them,

Таким образом, недостатком прототипа  вл етс  низка  точность преобразовани  активной моа ности сигналов переходных процессов и импульсных отклонений в промышленной электросети.Thus, the disadvantage of the prototype is the low accuracy of the conversion of the active power of transient signals and impulse deviations in an industrial power grid.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани .The purpose of the invention is to improve the accuracy of conversion.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий первый калиброванный резистор, фиксатор уровн , источник опорного напр жени , первый и второй аналоговые коммутаторы, преобразователь напр жени  в код, шесть регистров , сумматор, умножитель, первый и второй посто нные запоминающие блоки, формирователь импульсов, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, элемент задержки, элемент И, формирователь управл ющих сигналов, мультиплексор и делитель напр жени , причем вход фиксатора уровн  соединен со входной шиной напр жени , первый вывод первого калиброванного резистора соединен со входной шиной тока, входом формировател  импульсов и первыми входами аналоговых коммутаторов , выход первого аналогового коммутатора подключен к информационному входу преобразовател  напр жени  в код, первый выход источника опорного напр жени  подключен ко второму входу первого аналогового коммутатора, выход фиксатора уровн  соединен с третьим входом первого и вторым входом второго аналогового коммутаторов, выход мультиплексора подключен к входу первого регистра, первый выход первого регистра через элемент И подключен ко входам выбора ремчима и переноса первого канала сумматора , а вторые выходы - ко вторым входам первого канала сумматора, первый вход первого канала сумматора соединен с земл ной шиной, а выходы - со входами третьего регистра, выходы старших разр дов сумматора соединены также со входами второго регистра и входами второго канала умножител , подключенными также к выходам четвертого регистра, входы первого.канала умножител  соединены с выходами второго регистра и посто нных запоминающих блоков, а выходы - со входами четвертого , п того регистров и входами третьего канала сумматора, входы второго канала которого подключены к выходам третьего регистра , выход генератора опорной частоты соединен со входом синхронизации формировател  импульсов, входом записи первого регистра и входом первого счетчика, выходыThis goal is achieved in that the active power into a digital code converter containing a first calibrated resistor, a level lock, a reference voltage source, first and second analog switches, a voltage to code converter, six registers, an adder, a multiplier, a first and second constant data storage units, a pulse shaper, a reference frequency generator, first and second counters, a delay element, an I element, a control signal shaper, a multiplexer and a voltage divider, the fix input being the level switch is connected to the input voltage bus, the first output of the first calibrated resistor is connected to the current bus, the input of the pulse former and the first inputs of the analog switches, the output of the first analog switch is connected to the information input of the voltage converter to the code, the first output of the reference voltage source is connected to the second input of the first analog switch, the output of the level lock is connected to the third input of the first and second input of the second analog switch, the output is multip the lexor is connected to the input of the first register, the first output of the first register through the And element is connected to the inputs of the selection and transfer of the first adder channel, and the second outputs to the second inputs of the first adder channel, the first input of the first adder channel is connected to the ground bus, and the outputs are with the inputs of the third register, the outputs of the higher bits of the adder are also connected to the inputs of the second register and the inputs of the second channel of the multiplier, also connected to the outputs of the fourth register, the inputs of the first channel of the multiplier are connected to the second register and constant memory blocks, and the outputs - with the inputs of the fourth, fifth registers and inputs of the third channel of the adder, the inputs of the second channel of which are connected to the outputs of the third register, the output of the reference frequency generator is connected to the synchronization input of the pulse generator, the recording input of the first register and the input of the first counter, the outputs

разр дов которого подключены ко входамbits of which are connected to the inputs

шестого регистра, а вход сброса в нуль ко входу второго счетчика и через элементsixth register, and the reset input to zero to the input of the second counter and through the element

задержки ко входу записи шестого регистраdelays to the input of the sixth register entry

и выходу формировател  импульсов, входыand the output of the pulse shaper, inputs

первого и второго посто нных запоминающих блоков подключены, соответственно, к выходам п того и шестого регистров, первый вход формировател  управл ющих сигналов соединен с выходом генератораthe first and second permanent memory blocks are connected, respectively, to the outputs of the fifth and sixth registers, the first input of the driver of the control signals is connected to the output of the generator

опорной частоты, выходы первого и второго счетчиков подключены к первой и второй группам входов формировател  управл ющих сигналов, выходна  шина управлени  которого подключена к входу управленийreference frequency, the outputs of the first and second counters are connected to the first and second groups of inputs of the driver of the control signals, the output control bus of which is connected to the control input

первого аналогового коммутатора, входу управлени  второго аналогового коммутатора, входу управлени  фиксатора уровн , тактовому входу преобразовател  напр жени  в код, первому входу элемента И, входам записи второго, третьего, четвертого, п того регистров и умножител , входам разрешени  считывани  второго и четвертого регистрое , входам управлени  сумматора и посто нных Запоминающих блоков, входамthe first analog switch, the control input of the second analog switch, the control input of the level lock, the clock input of the voltage to code converter, the first input of AND element, write inputs of the second, third, fourth, fifth registers and multiplier, read permission inputs of the second and fourth register, control inputs of the adder and read-only memory blocks, inputs

сброса третьего и п того регистров, входам выбора каналов сумматора, а также входам управлени  регистром произведени  умножител , кроме того, вь1ходы мультиплексора подключены ко входам первого регистра,resetting the third and fifth registers, inputs of the selection of adder channels, as well as inputs of managing the product multiplier register, in addition, all the inputs of the multiplexer are connected to the inputs of the first register,

введены первый и второй компараторы, элемент ИЛИ и второй калиброванный резистор , причем первые входы компараторов соединены с выходом второго аналогового коммутатора, а их вторые входы - с соответствующими выходами источника опорного напр жени , выходы компараторов подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с адресным зхор,оы мультиплексора и вторым управл ющимthe first and second comparators, the OR element, and the second calibrated resistor are introduced, the first inputs of the comparators connected to the output of the second analog switch, and their second inputs to the corresponding outputs of the reference voltage source, the outputs of the comparators connected to the inputs of the OR element, the output of which is connected to the address zhor, oh multiplexer and second manager

входом первого аналогового коммутатора, третий и четвертый управл ющие входы которого подключены к соответствующим выводам выходной шины формировател  управл ющих сигналов, кроме того, управл ющие входы компараторов подключены кthe input of the first analog switch, the third and fourth control inputs of which are connected to the corresponding terminals of the output bus of the driver of the control signals, in addition, the control inputs of the comparators are connected to

управл ющему входу преобразовател  напр жени  в код, а второй вывод первого калиброванного резистора подключен через второй калиброванный резистор к земл ной шине и к четвертому входу первого аналогового коммутатора, п тый вход которого соединен с выходом делител  напр жени , выход фиксатора уровн  подключен ко входу делител  напр жени , выход преобразовател  напр жени  в код соединен со старшими разр дами первых входов и младшими разр дами вторых входов мультиплексора , а его младшие разр ды первых входов и старшие разр ды вторых подключены к земл ной шине.the control input of the voltage converter to the code, and the second output of the first calibrated resistor is connected through the second calibrated resistor to the ground bus and to the fourth input of the first analog switch, the fifth input of which is connected to the output of the voltage divider, the output of the level lock is connected to the input of the divider voltage, the output of the voltage converter into the code is connected to the high-order bits of the first inputs and the low-order bits of the second inputs of the multiplexer, and its low-order bits of the first inputs and the high-order bits of the second connected to earth bus.

Вы вленные по сравнению с прототипом новые элементы известны из различных источников информации. Так,в частном случае реализации первый и второй компараторы построены на 597СА2 (бКо. 347.190 ТУ).The new elements revealed in comparison with the prototype are known from various sources of information. So, in the particular case of implementation, the first and second comparators are built on 597CA2 (bKo. 347.190 TU).

В качестве элемента ИЛИ использована микросхема К555ЛЛ1 (Б.Ко.348.289 ТУ5).As an OR element, the K555LL1 chip (B.Ko.348.289 TU5) was used.

Решений с подобным сочетанием известных элементов не обнаружено.No solutions with a similar combination of known elements were found.

Существенность отличий решени  заключаетс  в том, что полученна  нова  взаимосв зь известных элементов за вл емого преобразовател  позволила повысить точность преобразовани  в 2 раза . Это, в свою очередь, приводит к экономии электроэнергии за счет более точного учета расходуемой электроэнергии при использовании предлагаемого преобразовател  активной мощности в цифровой код. Таким образом, решение обладает новизной и соответствует критерию существенные отличи .The significance of the differences in the solution lies in the fact that the obtained new interconnection of the known elements of the claimed converter made it possible to increase the conversion accuracy by a factor of 2. This, in turn, leads to energy savings due to a more accurate accounting of the consumed electricity when using the proposed converter of active power into a digital code. Thus, the solution is novel and meets the criterion of significant differences.

На фиг,1 представлена функциональна  схема предлагаемого преобразовател  активной мощности в цифровой код; на фиг.2 - временные диаграммы его функционировани .On Fig, 1 presents a functional diagram of the proposed Converter of active power into a digital code; Fig. 2 is a timing chart of its operation.

Преобразователь активной мощности в цифровой код содержит первый 1 и второй 28 калиброванные резисторы, фиксатор 2 уровн , источник 3 опорного напр жени , первый 4 и второй 29 аналоговые-коммутаторы , преобразователь 5 напр жени  в код, регистры 6-11, сумматор 12, умножитель 13, посто нные запоминающие блоки 14 и 15, формирователь 16 импульсов, генератор 17 опорной частоты, счетчики 18 и 19, элемент 20 задержки, элемент И 21, формирователь 22 управл ющих сигналов, первый 23 и второй 24 компараторы, элемент ИЛИ 25, мультиплексор 26 и де/ итель 27 напр жени .The converter of active power into a digital code contains the first 1 and second 28 calibrated resistors, a level 2 latch, a voltage reference source 3, the first 4 and second 29 analog switches, voltage to code converter 5, registers 6-11, adder 12, a multiplier 13, read-only memory blocks 14 and 15, pulse shaper 16, reference frequency generator 17, counters 18 and 19, delay element 20, AND element 21, control signal generator 22, first 23 and second 24 comparators, OR element 25, multiplexer 26 and voltage 27.

Вход фиксатог 2 уровн  соединен со входной шиной напр жени . Первый вывод первого калиброванного резистора 1 соединен со входной шиной тока, входом формировател  16 импульсов и первыми входами аналоговых коммутаторов4 и 29. Выход первого аналогового коммутатора 4 подключен к информационному входу преобразовател  5 5 напр жени  в код. Первый выход источника 3 опорного напр жени  подключен к второму входу первого аналогового коммутатора 4. Выход фиксатора 2 уровн  соединен с третьим входом первого 4 и вто0 рым входом второго 29 аналоговых коммутаторов . Выход мультиплексора 26 подключен ко входу первого регистра 6. Первый выход первого регистра 6 через эле- мент И 21 подключен ко входам выбора режима и переноса первого канала сумматора 12, а вторые выходы - ко вторым входам первого канала сумматора 12. Первый вход первого канала сумматора 12 соединен с земл ной шиной. Выходы сумматора 12The input of the fixed level 2 is connected to the input voltage bus. The first output of the first calibrated resistor 1 is connected to the current input bus, the input of the pulse generator 16 and the first inputs of the analog switches 4 and 29. The output of the first analog switch 4 is connected to the information input of the voltage converter 5 5 to the code. The first output of the reference voltage source 3 is connected to the second input of the first analog switch 4. The output of the level 2 latch is connected to the third input of the first 4 and the second input of the second 29 analog switches. The output of the multiplexer 26 is connected to the input of the first register 6. The first output of the first register 6 through the element And 21 is connected to the inputs of the mode selection and transfer of the first channel of the adder 12, and the second outputs to the second inputs of the first channel of the adder 12. The first input of the first channel of the adder 12 is connected to a ground bus. Adder Outputs 12

0 соединены со входами третьего регистра 8. Выходы старших разр дов сумматора 12 соединены также со входами второго регистра 7 и входами второго канала умножител  13, подключенными также с выходами0 are connected to the inputs of the third register 8. The outputs of the higher bits of the adder 12 are also connected to the inputs of the second register 7 and the inputs of the second channel of the multiplier 13, also connected to the outputs

5 четвертого регистра 9. Входы первого канала умножител  13 соединены с выходами второго регистра 7 и посто нных запоминающих блоков 14, 15, а выходы - со входами четвертого 9, п того 10 регистров и входами5 of the fourth register 9. The inputs of the first channel of the multiplier 13 are connected to the outputs of the second register 7 and read-only memory blocks 14, 15, and the outputs are connected to the inputs of the fourth 9, fifth of 10 registers and inputs

0 третьего канала сумматора 12. Входы второго канала последнего подключены к выходам третьего регистра 8. Выход генератора 17 опорной частоты соединен со входом синхронизации формировател  16 импульсов, входом записи первого регистра 6 и входом первого счетчика 18. Выходы разр дов счетчика 18 подключены ко входам шестого регистра 11, а вход сброса в нуль ко входу второго счетчика 19 и через элемент 20 задержки ко входу записи шестого регистра 11 и выходу формировател  16 импульсов . Входы первого 14 и второго 15 посто нных запоминающих блоков подключены соответственно, к выходам п того 10 и шестого регистров. Первый вход формировател  22 управл ющих сигналов соединен с выходом генератора 17 опорной частоты. Выходы первого 18 и второго 19 счетчиков подключены к первой и второй0 of the third channel of the adder 12. The inputs of the second channel of the last are connected to the outputs of the third register 8. The output of the reference frequency generator 17 is connected to the synchronization input of the pulse generator 16, the recording input of the first register 6 and the input of the first counter 18. The outputs of the bits of the counter 18 are connected to the inputs of the sixth register 11, and the reset input is zero to the input of the second counter 19 and through the delay element 20 to the recording input of the sixth register 11 and the output of the pulse shaper 16. The inputs of the first 14 and second 15 read-only memory blocks are connected, respectively, to the outputs of the fifth 10 and sixth registers. The first input of the driver 22 of the control signals is connected to the output of the generator 17 of the reference frequency. The outputs of the first 18 and second 19 counters are connected to the first and second

0 группам входов формировател  22 управл ющих сигналов. .Выходна  шина последнего подключена ко входу управлени  первого аналогового коммутатора 4, входу управлени  второго аналогового коммутатора 29.0 groups of inputs of the shaper 22 control signals. The output bus of the latter is connected to the control input of the first analog switch 4, the control input of the second analog switch 29.

5 входу управлени  фиксатора 2 уровн , тактовому входу преобразовател  5 напр жени  в код, первому входу элемента И 21, входам записи регистров 7-11 и умножител  13, входам разрешени  считывани  второго 7 и четвертого 9 регистров, входам5 to the control input of the level 2 latch, the clock input of the voltage converter 5 to the code, the first input of the And 21 element, the write inputs of the registers 7-11 and the multiplier 13, the read enable inputs of the second 7 and the fourth 9 registers, inputs

управлени  сумматора 12 и посто нных запоминающих блоков - 14, 15, входам сброса третьего 8 и п того 10 регистров, входам выбора каналов сумматора 12, а также входам управлени  регистром произведени  умножител  13.the control of the adder 12 and the read-only memory blocks 14, 15, the reset inputs of the third 8 and fifth of 10 registers, the channel selection inputs of the adder 12, as well as the multiplier output register control inputs 13.

Первые входы компараторов 23 и 24 соединены с выходом второго аналогового коммутатора 29, а их вторые входы - с соответствующими выходами источника 3 опорного напр жени . Выходы компараторов 23 и 24 подключены ко входам элемента ИЛИ 25, выход которого соединен с адресным входом мультиплексора 26 и вторым управл ющим входом первого аналогового коммутатора 4. Третий и четвертый управл ющие входы последнего подключены к соответствующим выводам выходной шины формировател  22 управл ющих сигналов . Управл ющие входы компараторов 23, 24 подключены к упаравл ющему входу преобразовател  5 напр жени  в код.The first inputs of the comparators 23 and 24 are connected to the output of the second analog switch 29, and their second inputs are connected to the corresponding outputs of the reference voltage source 3. The outputs of the comparators 23 and 24 are connected to the inputs of the OR element 25, the output of which is connected to the address input of the multiplexer 26 and the second control input of the first analog switch 4. The third and fourth control inputs of the latter are connected to the corresponding terminals of the output bus of the control signal generator 22. The control inputs of the comparators 23, 24 are connected to the control input of the voltage converter 5 to the code.

Второй вывод первого калиброванного резистора 1 подключен через второй калиброванный резистор 28 к земл ной шине и к четвертому входу первого аналоговго коммутатора 4, п тый вход которого соединен с выходом делител  27 напр жени . Выход фиксатора 2 уровн  подключен ко входу делител  27 напр жени . Выход преобразовател  5 напр жени  в код соединен со старшими разр дами первых входов и младшими разр дами вторых входов мультиплексора 26, а его младшие разр ды первых входов и старшие разр ды вторых входов подключены к земл ной шине.The second output of the first calibrated resistor 1 is connected through the second calibrated resistor 28 to the ground bus and to the fourth input of the first analog switch 4, the fifth input of which is connected to the output of the voltage divider 27. The output of the level 2 latch is connected to the input of the voltage divider 27. The output of the voltage converter 5 to the code is connected to the high order bits of the first inputs and the low order bits of the second inputs of multiplexer 26, and its low order bits of the first inputs and high order bits of the second inputs are connected to the ground bus.

В конкретном реализованном преобразователе фиксатор 2 уровн  построен по схеме, приведенной в книге Воробьев Н.В., Вернер В.Д. Элементна  база и схемотехника средства сопр жени . - М.: Высша  школа, 1984, с,22, рис. 1.18. Источник3 опорного напр жени  построен по схеме из той же книги (с ,58, рис,2.47) с добавлением двух резисторных делителей на его выходе, дл  обеспечени  трех значений опорных напр жений на трех выходах источника 3.In a particular converter implemented, a level 2 latch is constructed according to the circuit shown in the book Vorobev N.V., Werner V.D. The elemental base and circuitry of the interface means. - M .: Higher school, 1984, p. 22, fig. 1.18. The reference voltage source 3 is constructed according to the scheme from the same book (c, 58, Fig. 2.47) with the addition of two resistor dividers at its output to provide three reference voltage values at the three outputs of source 3.

Аналоговые коммутаторы 4,29 и преобразозатель 5 напр жени  в код построены, соответственно, по схемам (см. книгу Воробьева Н.В. и Вернера В.Д., с.19, рис.1.14 и статью Климашаускаса К.Ю., Марцинк вичуса А,-И.К., Сташиса И.В. Быстродействующий восьмиразр дный АЦП К1107ПВ2, Электронна  промышленность, Мг 7, 1985, рис.1, с.31).The analogue switches 4.29 and the voltage converter 5 to the code are constructed according to the schemes, respectively (see the book by N.V. Vorobyev and V.D. Werner, p.19, Fig.1.14 and the article by Klimashauskas K.Yu., Marcink Vichusa A, I.K., Stashisa I.V. High-speed eight-bit ADC K1107PV2, Electronic industry, Mg 7, 1985, Fig. 1, p.31).

Регистры 6-11 представл ют собой регистры пам ти с буферными устройствами на выходах, позвол ющими отключать выходы регистров от внешних цепей (см. книгу Горбунова В.Л., Панфилова Д.И., Пресиухина Д.Л. Основы построени  микроЭВМ. М.: Высша  школа, 1984, с.110, рис.3.5). Сумматор 12 и умножитель 13 построены , аналогично как у прототипа, соответственно на микросхемах КР 1802ИМ1 (6К0.348.629-11ТУ) и КР1802ВРЗ (6К0.348.629-07ТУ).Registers 6–11 are memory registers with buffer devices at the outputs that allow disconnecting the register outputs from external circuits (see the book by V.L. Gorbunov, D.I. Panfilova, D.L. Presiukhina, Fundamentals of Microcomputer Construction. M .: High school, 1984, p. 110, fig. 3.5). The adder 12 and the multiplier 13 are built, similarly to the prototype, respectively, on the chips KR 1802IM1 (6K0.348.629-11TU) and KR1802VRZ (6K0.348.629-07TU).

Посто нные запоминающие устройстваRead only memory

14 и 15 построены по схеме описанной в книге Алексеенко А.Г., Шагурина И.И. Микросхемотехника . - М.: Радио и св зь, 1982, рис.7.17, С.269.14 and 15 are constructed according to the scheme described in the book by Alekseenko A.G., Shagurina I.I. Microcircuitry. - M .: Radio and communications, 1982, Fig. 7.17, P.269.

Формирователь 16 импульсов построен , как у прототипа, на триггере Шмитта с выходом, подключенным к D-входу триггера , R- и С-входы которого соединены с входом синхронизации формировател , а пр мой выход  вл етс  выходом последнего .The pulse generator 16 is built, like the prototype, on a Schmitt trigger with an output connected to the trigger D-input, the R and C inputs of which are connected to the driver synchronization input, and the direct output is the output of the latter.

Счетчики 18, 19 и элемент И 21 построены на микросхемах Е555ИЕ7 (б.Ко.348.289. ТУЗ) и К555ЛИ1 (бКо.348.289 ТУ1).The counters 18, 19 and the element And 21 are built on E555IE7 chips (b.Ko.348.289. TUZ) and K555LI1 (bKo.348.289 TU1).

Формирователь 22 управл ющих сигналов вместе с обозначени ми его входов и выходов аналогичен используемому в прототипе , где подробно описан.The driver 22 of the control signals along with the designations of its inputs and outputs is similar to that used in the prototype, where it is described in detail.

В качестве мультиплексора 26 использована микросхема К555КП11 (бКо.348.28914ТУ ).As multiplexer 26, the K555KP11 chip (bKo.348.28914TU) was used.

Предлагаемый преобразователь активной мощности в код работает следующим образом.The proposed Converter of active power to code works as follows.

Формирователь 16 выдел ет периоды TjShaper 16 extracts periods Tj

колебаний входного тока l(t), определ ющие интервалы преобразовани , и в начале каждого текущего периода (см. фиг.2,6) формирует импульс, синхронизированный с импульсом опорной последовательности сoscillations of the input current l (t), which determine the conversion intervals, and at the beginning of each current period (see Fig. 2,6) generates a pulse synchronized with the pulse of the reference sequence with

выхода генератора 17 (см. фиг.2,а) производ щий по своему переднему фронту перенос кода из счетчика 18 в регистр 11, а через врем , определ емое элементом 20 задержки , сброс счетчика 18 в нуль. В течениеthe output of the generator 17 (see Fig. 2, a), moving along its leading edge, the code is transferred from the counter 18 to the register 11, and after a time determined by the delay element 20, the counter 18 is reset to zero. During

очередного периода Tj счетчик 18 производит подсчет числа импульсов опорной частотой следовани  fo с выхода генератора 17of the next period Tj, the counter 18 counts the number of pulses by the reference repetition rate fo from the output of the generator 17

NTj fo-Tj,(13)NTj fo-Tj, (13)

код которого в начале следующего периодаwhose code at the beginning of the next period

Tj+1 переноситс  в регистр 11. Выходной код регистра 11  вл етс  адресным дл  посто нного запоминающего устройства 15, где по адресу NTJ записан код числа 1 . Период Тт работы младшего разр даTj + 1 is transferred to register 11. The output code of register 11 is the address for read only memory 15, where the code number 1 is written to address NTJ. Junior period TT

счетчика 18 (см. фиг,2,в) определ ет шаг дискретизации входных сигналов и разделен на четыре такта п, Т2, тз и Г4. В первом такте Т1 очередного шага дискретизации tm (СР. фиг.2,в) значение падени  напр жени  R- Imcounter 18 (see FIG. 2, c) determines the sampling step of the input signals and is divided into four clock cycles n, T2, tz and T4. In the first clock cycle T1 of the next sampling step tm (CP. Fig. 2, c), the voltage drop value is R- Im

на калиброванных резисторах 1 и 28, пр мо пропорционально значению im входного тока в текущей точке m периода Tj, и значение входного напр жени  Um в этой же точке поступает соответственно через аналоговый коммутатор 4 на вход преобразовател on calibrated resistors 1 and 28, it is directly proportional to the value of im of the input current at the current point m of the period Tj, and the value of the input voltage Um at the same point is supplied through the analog switch 4 to the input of the converter, respectively

5и на вход фиксатора 2, устанавливаемых формирователем 22 в режим выборки сигнала (см. фиг.2, г,д), где фиксируютс . Во втором такте Г2 шага tm преобразователь 5 устанавливаетс  формирователем 22 в режим хранени  (см. фиг,2,д) и преобразует напр жение R- im в цифровой пр мой код Nim, переносимый по окончании Г2 передним фронтом сигнала с выхода генератора 17 (см, фиг.2,а) через мультиплексор 26 в регистр 6:5i and to the input of the latch 2 installed by the driver 22 into the signal sampling mode (see Fig. 2, d, e), where they are fixed. In the second step G2 of step tm, the converter 5 is set by the former 22 to the storage mode (see Fig. 2, e) and converts the voltage R-im into a digital forward code Nim, transferred at the end of G2 by the leading edge of the signal from the output of the generator 17 (see 2, a) through multiplexer 26 to register 6:

N| Kl-lm,.(14)N | Kl-lm,. (14)

где Ki - коэффициент пропорциональности.where Ki is the coefficient of proportionality.

В третьем такте гз шага tm (см. фиг.2,в) коммутатор 4, управл емый формирователем 22 (см. фиг.2,в), подключает ко входу преобразовател  5 напр жение um с выхода фиксатора 2, а сумматор 12 производит преобразование пр мого кода Nim в дополнительный . При этом сумматор 12 установлен в состо ние выборки первого канала и разрешени  считывани  (см. фиг.2, ж,з), а на входы выбора режима и переноса этого канала при инверсном значении Nim поступает 1 знака этого числа, определ юща  инвертирование кода сумматора и прибавлени  к результату инвертировани  единицы . В конце Гз результата преобразовани  сигналом с выхода сумматора (см. фиг.2,и) переноситс  в регистр 7. При положительном значении Ni его код остаетс  без изменени , так как пр мой и дополнительный коды положительного числа совпадают.In the third clock cycle of step tm (see Fig. 2, c), the switch 4 controlled by the driver 22 (see Fig. 2, c) connects the voltage um from the output of the latch 2 to the input of the converter 5, and the adder 12 performs the conversion direct Nim code to optional. In this case, adder 12 is set to the state of sampling the first channel and read permission (see Fig. 2, g, h), and the input of the mode selection and transfer of this channel with an inverse value of Nim receives 1 sign of this number, which determines the inversion of the adder code and adding to the result of inverting unity. At the end of G3, the result of the conversion by the signal from the output of the adder (see Fig. 2, and) is transferred to register 7. With a positive value of Ni, its code remains unchanged, since the direct and additional codes of a positive number coincide.

В четвертом такте т шага tm преобразователь 5 преобразует напр жение Um в цифровой пр мой код числа Num (см. фиг.2,д):In the fourth step t of step tm, the converter 5 converts the voltage Um into a digital direct code of the number Num (see figure 2, e):

Num KU- Um,(15)Num KU- Um, (15)

где KU - коэффициент пропорциональности, который по окончании преобразовани  переноситс  через мультиплексор 26 в регистрwhere KU is the proportionality coefficient, which at the end of the conversion is transferred through the multiplexer 26 to the register

6(см.фиг.2,а), а во втором такте Т2 следующего шага дискретизации tm+i преобразуетс  сумматором 12 в дополнительный код (см. фиг.2,в,ж,з). В конце та коды чисел Num и Nim, соответственно, с выходов сумматора 12 и регистра 7, наход щихс  в состо нии разрешени  считывани  (см. фиг.2,3,ж) записываютс  сигналом с выхода формировател  22 (см. фиг.2,л) в множительное устройство 13, где в течение следующего такта Гз(см. фиг.2,в) перемножаютс , после чего результат перемножени  под управлением формировател  22 (см.фиг.2,м,и) заноситс  в регистр произведени . В первом такте шага дискретизации tm+2 код произведени  Nim Num с выхода множительного6 (see Fig. 2, a), and in the second clock cycle T2 of the next sampling step tm + i is converted by the adder 12 into an additional code (see Fig. 2, c, g, h). At the end, the codes of the numbers Num and Nim, respectively, from the outputs of the adder 12 and the register 7, which are in the state of read permission (see Fig. 2,3, g) are recorded by the signal from the output of the driver 22 (see Fig. 2, k) to the multiplier 13, where during the next clock cycle Gz (see Fig. 2, c) are multiplied, after which the result of the multiplication under the control of the former 22 (see Fig. 2, m, i) is entered in the product register. In the first step of the sampling step tm + 2, the product code Nim Num from the output of the multiplier

5 устройства 13 подаетс  на входы второго канала сумматора 12, установленного формирователем 22 в состо ние выборки второго и третьего каналов (см. фиг.2.п), где прибавл етс  к сумме результатов перемножени  значений входных сигналов за (т-1) предшествующие точки их дискретизации в текущем интервале преобразовани  Tj с выходов регистра 8, после чего результат суммировани  сигналов с выхода.5 of the device 13 is fed to the inputs of the second channel of the adder 12 installed by the former 22 in the state of sampling the second and third channels (see Fig.2.p), where it is added to the sum of the results of multiplying the values of the input signals for (t-1) previous points their discretization in the current conversion interval Tj from the outputs of register 8, after which the result of summing the signals from the output.

5 формировател  22 (см. фиг.2,р) заноситс  в регистр 8. Такой обработке подвергаютс  значени  входных сигналов всех точек дискретизации за интервал Tj, за исключением того, что результат перемножени  кодов5 of the shaper 22 (see FIG. 2, p) is entered in the register 8. The values of the input signals of all sampling points for the interval Tj are subjected to such processing, except that the result of the multiplication of codes

0 входных сигналов дл  последней тонки дискретизации за Tj не записываетс  в регистр произведени  устройства 13, а непосредственно в четвертом такте шага дискретизации ti интервала преобразовани  0 of the input signals for the last fine discretization beyond Tj are not written to the product register of the device 13, but directly in the fourth step of the sampling step ti of the conversion interval

5 складываетс  сумматором 12 с выходным кодом регистра 8 (см.фиг.2,б,в,м,н,п), после чего результирующий код5 is added by adder 12 with the output code of register 8 (see Fig. 2, b, c, m, n, n), after which the resulting code

п1p1

NZJ 2: ,-(16)NZJ 2:, - (16)

0m г0m g

преноситс  в устройство 13 (см. фиг.2,з,л) одновременно с кодом коэффициента коррекции К|сС выходом посто нного запоминающего устройства 14, установленногоtransferred to the device 13 (see figure 2, h, l) simultaneously with the code of the coefficient of correction K | with the output of read-only memory 14 installed

5 формирователем 22 (см.фиг.2,т) в режиме разрешени  считывани . В течение второго такта Г2 шага t2 в интервале Tj-t-i осуществл етс  умножение на коэффициент Кк, после чего результат перемножени  с выхода5 by former 22 (see FIG. 2, t) in read enable mode. During the second clock cycle G2 of step t2 in the interval Tj-t-i, multiplication by the coefficient Kk is carried out, after which the result of multiplying from the output

0 устройства 13 (см. фиг.2,м,н), пр мо пропорциональный активной энергии0 device 13 (see figure 2, m, n), directly proportional to the active energy

/ l(t).u/ l (t) .u

(t)dt, (17)(t) dt, (17)

N.J KK-NJ:J KVN.J KK-NJ: J KV

где KW - коэффициент пропорциональности, записываетс  в регистр 9 (см. фиг.2,д).where KW is the proportionality coefficient, is recorded in register 9 (see Fig. 2, e).

В начале четвертого такта формирователем 22 осуществл етс  сброс в О регистра 8 (см. фиг.2,з). В конце этого же тактаAt the beginning of the fourth clock, the former 22 is reset to O of register 8 (see Fig. 2, h). At the end of the same measure

коды NWJ с выхода регистра 9 и I/NTI с выхода посто нного запоминающего устройства 15 (см. фиг.2,ф) занос тс  в устройство 13, где перемножаютс  (см. фиг.2,л), после чего результат перемножени , пр мо проц порциональный активной мощности, переноситс  в регистр 9 (см. фиг.2,м,н,у);NWJ codes from the output of register 9 and I / NTI from the output of read-only memory 15 (see Fig. 2, f) are entered into the device 13, where they are multiplied (see Fig. 2, l), after which the result of multiplication, etc. mo percentage of active power is transferred to register 9 (see Fig. 2, m, n, y);

At) и(At) and (

Npj NWJ/NTJ Кр /l(t) u(t)dtNpj NWJ / NTJ Cr / l (t) u (t) dt

(1В)(1B)

оabout

Коэффициент коррекции Кк вводитс  дл  коррекции дополнительной погрешности , вызываемой изменением температуры окружающей среды и старением элементов. В посто нное запоминающее устройство 14 заблаговременно занос тс  возможные значени  коэффициента коррекции в заданном температурном диапазоне работы преобразовател . Выбор нужного значени  Кк осуществл етс  следующем образом. Периодически, через определенное число периодов 1(т), счетчик 19 устанавливаетс  в состо ние, которое определ ет интервал коррекции Тк и обеспечивает подключение источника 3 опорного напр жени  Uo к аналоговому входу преобразовател  5 (см, фиг.2,х). В течение интервала Тк опорное напр жение Uo претерпевает те же преобразовани , что и входные переменные сигналы R i{t) и u(t), В начале следующего интервала Тк+1 (см. фиг.2,6} регистр 10, выходной код которого определ ет адрес обращени  к посто нному запоминающему устройству 14, сбрасываетс  сигналом с формировател  22 (см. фиг.2,ц) в состо ние, определ ющее код числа 1 на выходе устройства 14. Результирующий код преобразовани  Uo за Тк умножаетс  на Кк-1 и 1/NTK, после чего результат преобразовани  переноситс  в регистр 10 (см, фиг.2,ч), определ   адрес обращени  к устройству 14 до следующего интервала преобразовани  Uo. . Компараторы 23 и 24, работающие синхронно с преобразователем 5 напр жени  в код, контролируют величину текущего входного сигнала, сравнива  его со значени ми Uni и Un2. поступающими с выходов источника 3 опорного напр жени : Uni Umax +AU I,.Q Un2 Umln-Au I где Umax И Umin - максимальнее и минимальное значени  входного напр жени , определ ющие масштаб измерени  преобразовател  5 напр жени  в цифровой код: Ди - величина отклонени  напр жени , завис ща  от чувствительности преобразовател  5 и равна  величине его младщего разр да (вз то из соображений, что значение случайной составл ющей погрешности преобразовател  5 и компараторов не превышает половину младшего разр да преобразовател  5). Если значение входного сигнала не превышает масштаб преобразовател  5, то на выходе Элемента ИЛИ 25 устанавливаетс  значение логического нул , а аналоговый коммутатор 4 подтверждает поступление сигналов с выхода фиксатора 2 уровн  и с ервого вывода резистора 1 без изменени , .е. с единичным коэффициентом передачи, При отклонении входного сигнала от масштаба Umax + Д и; Umin - Аи по вл етс  ровень логической единицы на выходе одного из компараторов 23 или 24, контролирующих уровень сигнала с выхода второго аналогового коммутатора 29, что заставл ет первый аналоговый коммутатор 4 переключитьс  и изменить коэффициент передачи того канала (напр жени  или тока), где возникло отклонение, вз в сигнал либо с выхода делител  27 напр жени , либо с точки соединени  резисторов 1 и 28. Разр дность кодов на выходе преобразовател  5 напр жени  в код в обоих случа х будет разна , т.е. величине его младшего разр да, когда входной сигнал находитс  в пределах масштаба и вне его, будет соответствовать разна  величина напр жени . Рассмотрим случай четырехкратного превышени  масштаба преобразовател  5, тогда коэффициент передачи делител  27 напр жени  и делител  на резисторах 1, 28. п 4, что соответствует двум двоичным разр дам (). В зтом случае работа мультиплексора 26 организовываетс  .таким образом, что, когда на выходе элемента ИЛИ 25 находитс  уровень нул  (входной сигнал не превышает масштаб Umax + Д и; Umin - Аи), то на выходе мультиплексора 26 устанавливаетс  код вида ICON,(20а) где 1 - код знака, N - код с выхода преобразовател  5, Когда на выходе элемента ИЛИ 25 присутствует уровень (входной сигнал превышает масштаб Umax + и; Umin- и), то на выходе мультиплексора 26 устанавливаетс  код вида INOO.(206) Таким образом, например, в случае применени  преобразовател  5 типа К1107ПВ2 имеем на выходе мультиплексора 26 10-разр дную шину. После дальнейших вычислений по алгоритму нахождени  значени  активной мощности лишние разр ды можно убрать путем простого сокращени  разр дности кода результата. Суммарное среднеквадратическое значение C7fi случайных составл ющих погрешностей предлагаемого устройства определ етс  выражением 2(ии2Ди2+1и2 Aui2) /r-ATxVТх /u(t)-|(t)dtA correction factor Kk is introduced to correct the additional error caused by the change in the ambient temperature and the aging of the elements. The possible values of the correction coefficient in a predetermined temperature range of the inverter operation are stored in a constant storage device 14 in advance. The selection of the desired Qc value is carried out as follows. Periodically, after a certain number of periods 1 (t), the counter 19 is set to a state that determines the correction interval Tk and ensures that the reference voltage source 3 is connected to the analog input of the converter 5 (see Fig. 2, x). During the interval Tk, the reference voltage Uo undergoes the same transformations as the input variable signals R i (t) and u (t). At the beginning of the next interval Tk + 1 (see Fig. 2,6} register 10, output code which determines the address of access to the read-only memory device 14, is reset by the signal from the driver 22 (see FIG. 2, c) to the state that determines the code of the number 1 at the output of the device 14. The resulting conversion code Uo for Tk is multiplied by Kk- 1 and 1 / NTK, after which the result of the conversion is transferred to register 10 (see, Fig. 2, h), determining the address to device 14 until the next conversion interval Uo .. Comparators 23 and 24, operating synchronously with the voltage converter 5 to the code, control the value of the current input signal by comparing it with the values Uni and Un2 coming from the outputs of the reference voltage source 3: Uni Umax + AU I, .Q Un2 Umln-Au I where Umax and Umin are the maximum and minimum values of the input voltage, which determine the measurement scale of the voltage transducer 5 into a digital code: Di is the voltage deviation value, depending on the sensitivity of the transducer 5 and equal to its guise mladschego bit (taken from the reasons that the value of the random component of the error comparators converter 5 and no more than half the least significant bit converter 5). If the value of the input signal does not exceed the scale of the converter 5, then the value of the logic zero is set at the output of the OR element 25, and the analog switch 4 confirms the receipt of signals from the output of the level 2 latch and from the first output of the resistor 1 without changing, e. with a single transmission coefficient, When the input signal deviates from the scale Umax + D and; Umin - Au appears the level of a logical unit at the output of one of the comparators 23 or 24, controlling the signal level from the output of the second analog switch 29, which forces the first analog switch 4 to switch and change the transmission coefficient of that channel (voltage or current), where a deviation occurred, either in the signal from the output of the voltage divider 27, or from the point of connection of the resistors 1 and 28. The difference between the codes at the output of the voltage converter 5 to the code will be different in both cases, i.e. the value of its least significant bit, when the input signal is within and outside the scale, a different voltage value will correspond. Consider the case of quadrupling the scale of converter 5, then the transmission coefficient of the voltage divider 27 and the divider on resistors 1, 28. p 4, which corresponds to two binary bits (). In this case, the operation of the multiplexer 26 is organized in such a way that when the level of zero is at the output of the OR element 25 (the input signal does not exceed the scale Umax + Д and; Umin - Аи), a code of the form ICON is set at the output of the multiplexer 26, (20a ) where 1 is the sign code, N is the code from the output of the converter 5, When at the output of the OR element 25 there is a level (the input signal exceeds the scale of Umax + and; Umin- and), a code of the form INOO is set at the output of the multiplexer 26. (206) Thus, for example, in the case of using a converter 5 of type K1107PV2, we have at the output multiplexer 26 10-bit bus. After further calculations using the algorithm for finding the active power value, the extra bits can be removed by simply reducing the bit size of the result code. The total rms value C7fi of the random error components of the proposed device is determined by the expression 2 (ui2Di2 + 1i2 Aui2) / r-ATxVТх / u (t) - | (t) dt

с учетом того, что .при изменении масштаба измерени  преобразовател  5 его значени  абсолютных случайных погрешностей ± Ah и ±Aui не имен ютс , причем Uii и IH математические ожидани  uii и .taking into account the fact that when the measuring scale of the transducer 5 is changed, its values of the absolute random errors ± Ah and ± Aui are not named, and Uii and IH are the mathematical expectations uii and.

Сравнива  выражени  (10)и (21), прини-A Ai2i Ali иComparing the expressions (10) and (21), accept the Ai2i Ali and

ма  при этом, чтоma with that

А U22 ААA U22 AA

Au2i Aui, а также, что площади  Au2i aui as well that square

отрезков входного сигнала при выдаче кодов мгновенных значений uii и iii преобразовател ми 5 и 25 (в случае прототипа)segments of the input signal when issuing codes of instantaneous values uii and iii by converters 5 and 25 (in the case of the prototype)

пP

2 SUl2Ai222 SUl2Ai22

2 А 1212 A 121

т.е. SUii those. SUii

равны, И 1equal, and 1

12 112 1

m m

пP

И Xи Д21 Д22 .получим 2 л ,,. 2And Xi D21 D22. Get 2 liters ,,. 2

И 112 1And 112 1

Qr.grr 2 2 СГц./ Qr.grr 2 2 Hz. /

Кроме того, исход  из принципа работы предлагаемого устройства видно, что в данном случае отсутствует составл юща  погрешности за счет различи  аддитивных систематических погрешностей преобразователей 5 и 25, характерна  дл  прототипа. Таким образом, предлагаемый преобразователь активной мощности в код обладает не менее чем в 2 раза более высокой точностью преобразовани  сигналов промышленной электросети по сравнению с прототипом.In addition, based on the operating principle of the proposed device, it can be seen that in this case there is no component error due to the difference in additive systematic errors of the converters 5 and 25, which is typical for the prototype. Thus, the proposed converter of active power to code has at least 2 times higher accuracy of converting signals from an industrial power supply network in comparison with the prototype.

Claims (1)

Формула изобретени  Преобразователь активной мощности в цифровой код, содержащий, первый калиброванный резистор, фиксатор уровн , источник опорного напр жени , первый и второй аналоговые коммутаторы, преобразователь напр жени  в код, шесть регистров , сумматор, умножитель, первый и второй посто нные запоминающие блоки, формирователь импульсов, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, элемент задержки, элемент И, формирователь управл ющих сигналов, мультиплексор и делитель напр жени , причем вход фиксатора уровн  соединен с входной шиной напр жени , первый вывод первого калиброванного резистора соединен с входной шиной тока, входом формировател  импульсов и первыми входами аналоговых коммутаторов, выход первого аналогового коммутатора подключен к информационному входу преобразовател  напр жени  в код, первый выход источника опорного напр жени  подключен к второму входу первого аналогового коммутатора, выход фиксатора уровн  соединен с третьим входом первого и вторым входом второго аналоговых коммутаторов, выход мультиплексора подключен к входу первого регистра, первый выход первого регистра через элемент И подключен к входам выбора режима и переноса первого канала сумматора, а вторые выходы - к вторым входам первого канала сумматора, первый вход первого канала сумматора соединен с земл ной шиной, а выходы - с входами третьего регистра, выходы старших разр дов сумматора соединены также с входами второго регистра и входами второго канала умножител , подключенными также к выходам четвертого регистра, входы первого канала умножител  соединены с выходами второго регистра и посто нных запоминающих блоков , а выходы -с входами четвертого, п того регистров и входами третьего канала сумматора, входы второго канала которого подключены к выходам третьего регистра, выход генератора опорной частоты соединен с входом синхронизации формировател  импульсов, входом записи первогоSUMMARY OF THE INVENTION An active power to digital code converter comprising: a first calibrated resistor, a level lock, a voltage reference source, first and second analog switches, a voltage to code converter, six registers, an adder, a multiplier, first and second read-only memory blocks; a pulse former, a reference frequency generator, first and second counters, a delay element, an And element, a driver of control signals, a multiplexer and a voltage divider, the input of the level lock of the connection n with the input voltage bus, the first output of the first calibrated resistor is connected to the current input bus, the input of the pulse former and the first inputs of the analog switches, the output of the first analog switch is connected to the information input of the voltage converter into a code, the first output of the reference voltage source is connected to the second the input of the first analog switch, the output of the level lock is connected to the third input of the first and second input of the second analog switches, the output of the multiplexer is connected to the input at the first register, the first output of the first register through the AND element is connected to the inputs of mode selection and transfer of the first adder channel, and the second outputs to the second inputs of the first adder channel, the first input of the first adder channel is connected to the ground bus, and the outputs to the inputs of the third register, the high-order outputs of the adder are also connected to the inputs of the second register and the inputs of the second channel of the multiplier, also connected to the outputs of the fourth register, the inputs of the first channel of the multiplier are connected to the outputs of the second register and the post nnyh memory blocks and outputs of the fourth input c n of registers and the third adder input channel, the second channel inputs are connected to outputs of the third register, the output of reference frequency oscillator is coupled to an input of the synchronization pulse, recording of the first input 5 регистра и входом первого счетчика, выходы разр дов которого подключены к входам шестого регистра, а вход сброса в нуль - к входу второго счетчика и через элемент задержки к входу записи шестого регистра и5 of the register and the input of the first counter, the bit outputs of which are connected to the inputs of the sixth register, and the reset input to zero - to the input of the second counter and through the delay element to the recording input of the sixth register and 0 выходу формировател  импульсов, входы первого и второго посто нных запоминающих блоков подключены соответственно к выходам п того и шестого регистров, первый вход формировател  управл ющих сигналов соединен с выходом генератора опорной частоты, выходы первого и второго счетчиков подключены к первой и второй группам входов формировател  управл ющих сигналов, выходн  шина управлени  которого подключена к входу управлени  первого аналогового коммутатора, входу управлени  второго аналогового коммутатора, входу управлени  фиксатора уровн , тактовому входу преобразовател  напр жени  в0 to the output of the pulse former, the inputs of the first and second constant memory blocks are connected respectively to the outputs of the fifth and sixth registers, the first input of the driver of the control signals is connected to the output of the reference frequency generator, the outputs of the first and second counters are connected to the first and second groups of inputs of the driver of the control signals, the control output bus of which is connected to the control input of the first analog switch, the control input of the second analog switch, the control input latch level, the clock input of the voltage converter in 5 код, первому входу элемента И, входам записи второго, третьего, четвертого, п того регистров и умножител , входам резрешени  считывани  второго и четвертого регистров , входам управлени  сумматора и5 code, the first input of the And element, the recording entries of the second, third, fourth, fifth registers and the multiplier, the read resolution inputs of the second and fourth registers, the adder control inputs, and 0 посто нных запоминающих блоков, входам сброса третьего и п того регистров, входам выбора каналов сумматора, а также входам управлени  регистром произведени  умножител , отличающийс  тем, что, с целью0 constant memory blocks, reset inputs of the third and fifth registers, inputs of the selection of adder channels, as well as inputs for controlling the product multiplier register, characterized in that, for the purpose of 5 повышени  точности преобразовани  устройства , в него введены первый и второй компараторы, элемент ИЛИ и второй калиброванный резистор, причем первые входы компараторов соединены с выходом второго аналогового коммутатора, а их вторые5 to increase the conversion accuracy of the device, the first and second comparators, the OR element, and the second calibrated resistor are introduced into it, the first inputs of the comparators connected to the output of the second analog switch, and their second входы - с соответствующими выходами источника опорного напр жени , выходы компараторов подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с адресным входом мультиплексора и вторым управл ющим входом первого аналогового коммутатора , третий и четвертый управл ющие входы которого подключены к соответствующим выводам выходной шины формировател  управл ющих сигналов, кроме того, управл ющие входы компараторов подключены к управл ющему входу преобразовател  напр жени  в код, а второй выводthe inputs are with the corresponding outputs of the reference voltage source, the outputs of the comparators are connected to the inputs of the OR element, the output of which is connected to the address input of the multiplexer and the second control input of the first analog switch, the third and fourth control inputs of which are connected to the corresponding outputs of the output bus of the control signals, in addition, the control inputs of the comparators are connected to the control input of the voltage to code converter, and the second output первого калиброванного резистора подключен через второй калиброванный резистор к земл ной шине и четвертому входу первого аналогового коммутатора, п тый вход которого соединен с выходом делител  напр жени , выход фиксатора уровн  подключен к входу делител  напр жени , выход преобразовател  напр жени  в код соединен со старшими разр дами первых входов the first calibrated resistor is connected through the second calibrated resistor to the ground bus and the fourth input of the first analog switch, the fifth input of which is connected to the output of the voltage divider, the output of the level lock is connected to the input of the voltage divider, the output of the voltage converter to the code is connected to the older bits ladies first entrances 0 и младшими разр дами вторых входов мультиплексора , а его младшие разр ды первых входов и старшие разр ды вторых подключены к земл ной шине.0 and the low order bits of the second inputs of the multiplexer, and its low order bits of the first inputs and the high order bits of the second are connected to the ground bus. Ji... ЛJ Jl пJnJTЛJT-.. -П... 11 Л-... IJ- TJTJTJTJ-LrLnj-Lr- ЛJ J1JПLЛJTЛJT... rLTLTi... гиглллл. TJlJTJlJlJTJlJbr lJlJlJ- TrLnjTJl-rLr П ллJi ... ЛJ Jl пJnJTЛJT- .. -П ... 11 Л -... IJ- TJTJTJTJ-LrLnj-Lr- ЛJ J1JПЛЛJTЛJT ... rLTLTi ... gigll. TJlJTJlJlJTJlJbr lJlJlJ- TrLnjTJl-rLr P ll
SU894765167A 1989-12-04 1989-12-04 Active power-to-digital code converter RU1780033C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894765167A RU1780033C (en) 1989-12-04 1989-12-04 Active power-to-digital code converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894765167A RU1780033C (en) 1989-12-04 1989-12-04 Active power-to-digital code converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1780033C true RU1780033C (en) 1992-12-07

Family

ID=21482635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894765167A RU1780033C (en) 1989-12-04 1989-12-04 Active power-to-digital code converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1780033C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N; 1366960, кл. G 01 R 21/06, 1986.Авторское свидетельство СССР N31471143, кл.С 01 R 21/06, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3763436A (en) Amplitude independent time of arrival detector
CA1205864A (en) Gain switching device with reduced error for watt meter
US4034367A (en) Analog-to-digital converter utilizing a random noise source
RU1780033C (en) Active power-to-digital code converter
JPS5946343B2 (en) Measuring device
US3995267A (en) Digital to analog converter with system gain insensitivity
US3444462A (en) Logic network and method for use in interpolating time interval counters
US3333187A (en) Pulse duration measuring device using series connected pulse width classifier stages
SU919076A1 (en) Analogue-digital converter with automatic calibration
RU1837394C (en) Ac current fundamental component-to-code converter
US3378692A (en) Digital reference source
SU1653156A1 (en) Divider of frequency of pulse sequence
JPH0721421B2 (en) Square wave signal evaluation circuit
SU1582355A1 (en) Servo analog-digital converter
RU185970U1 (en) Device for measuring the phase of oscillation
SU1056151A1 (en) Voltage calibrator
SU970676A1 (en) Digital meter of ac voltage amplitude
SU677095A1 (en) Number code- to-pulse recurrence frequency converter
RU2018142C1 (en) Device for measuring electric parameters
SU940295A2 (en) Parallel-signal a-d converter
RU2205500C1 (en) Analog-to-digital converter
SU752207A1 (en) Linear microcircuit parameter measuring device
RU1812518C (en) Device for analysis of signals in real-time scale
SU1652933A1 (en) Digital voltmeter for measuring ac effective values
SU1742812A1 (en) Extreme indicator