SU737854A1 - Частотно-цифровой ваттметр - Google Patents

Description

(54) ЧАСТОТНО-ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  построени  цифровых измерителей мощности переменного тока, a также в аналого-цифровые преобразовател х действующего значени  напр жени . Известно устройство дл  измерени действующего значени  напр жени , a также дл  преобразовани  мощности которое содержит преобразователь частота-код, преобразователь напр жение-частота и преобразователь Напр жени  в длительность импульса, входы которого объединены, a выходы через схему совпадени  подключены ко входу преобразовател  частота-код И) . Недостатком такого устройства  вл етс  его низкое быстродействие. Дл  получени  результата измерени , независ щего от частоты входного напр жени , в таких преобразовател  необходимо производить усреднение выходной частоты за интервгш времени , во много раз превышающий максимально возможный период входного напр жени .

ФЩ-Ш-:ь.--щ Из известных устройств наиболее близко по технической сущности к изобретении частотно-цифровой ваттметр , содержащий суммирующее устройство , ко входам которого присоединены источник опорного напр жени  и первый источник входного сигнала, a выход которого соединен со входом первого преобразовател  напр жениечастота , выход которого св зан с врем  за дающим входом второго преобразовател  напр жение-частота,основной вход которого соединен через переключатель с и вторым источниками входного сигнала, a выход через элемент И - с выходом блока управлени , вход которого подсоединен к первому источнику входного сигнала 2. Цель изобретени  - повышение быстродействи  частотно-цифрового ваттметра. Указанна  цель достигаетс  тем, в частотно-цифровой ваттметр, содержащий суммирующее устройство, ко входам которого присоединены источник опорного напр жени  и первый источник входного сигнала, a выход которого соединен со входом первого

преобразовател  напр жение-частота, выход которого св зан с врем эадающим входам второго преобразовател  напр жение-частота, основной вход которого соединен через переключатель с первым и вторым источниками входного сигнала, а выход через элемент И со счетчиком импульсов, причем второй вход элемента И соединен с. выходом блока управлени , вход которого подсоединен к первому источнику входного сигнала, введен умножитель частоты, выход которого св зан с врем  задающим входим пе вого преобразовател  напр жение-частота , а вход подключен к первому источнику входного сигнала.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого частотноцифрового ваттметра., :

. Частотно-цифровой ваттметр содержит суммирующее устройство 1, первый преобразователь 2 напр жениечастота , второй преобразователь 3 напр жение-частота, переключатель 4 рода работы, умножитель 5 частоты,, блок б упра влени , элемент И 7, счетчик 8 импульсов, источник опорного напр жени  и источники входных сигналов , к выходным зажимам которых присоединены параллельно входы суммирующего устройства 1, переключател  4, блока б управлени . На второй вход суммирующего устройства 1, no-iдаетс  опорное напр жение Ug от источника, а его выходы присоединен ксэ входу преобразовател  2 напр жени -частота , выход которого присое-) дивен к врем задающему входу второго преобразовател  3 напр жение-частота,

а.его,вход пбдключен к напр жению нагрузки U| (t) Выход переключател  4 соединен со входом умножител  5 частоты, который своим выходом присоединен врем задающему входу преобразовател  3, вьаход которого через элемент И 7 соединен счетчиком 8 импульсов.

Частотно-цифровой ваттметр работает следующим образом.

Пусть ко входу суммирующего устройства приложено напр жение, амплитуда KOTCjporo пропорциональна току нагрузки, которые имеет следующий

(iV-U 5itiuu-t.

Тогда на вйходё суммирующего устройства напр жение-определ етс  как: U(.)t-tUo, (1)

где Uo - опорное напр жение посто нного тока.

Преобразователи 2 и 3 и построены на. осйове принципа уравновешивающего преобразовани  с импульсной обратной св зью. В цепи обратнойt:B 3и таких преобразователей формируетс  импульс стабильной вольт-сёку дной площади (Uotp), TVe. нормированный

737854

по амплитуде Up и длительности t . Амплитуда импульса задаетс  от источника опорного напр жени  и, а Длительность - врем задающим устройством, в состав которого должен входить генератор опорной частоты.

Выходна  частота преобразователей 2 и 3 с импульсной обратной св зью равна

Aiii (2)

в преобразователе 2 длительность td определ етс  периодом выходного . напр жени  умножител  5 частоты,т,е,

(3)

Ml tnf

8

где га - коэффициент умножени  умножител .

Тогда выражение дл  выходной час0 тотьа преобразовател  2 с учетом выражени  (3) можно записать.

5 гдесо-ггсгвчВыходна  частота преобразовател  2 поступает на врем задающие входы преобразовател  3. На вход преобразовател  3 подаетс  напр жение.,

Q пропорциональное напр жению на нагрузке , которое можно записать

U,jtt)4)i,5in(.u)ttH-),(5)

где - сдвиг фаз между напр женй  ми Ui (t) и UgU) .

С учетом выражений (4) и (5) выражение дл  выходной частоты преобразовател  3 можно записать

У,,,. 0 2 :-JJT;- -hi Bit

исходна  частота преобразовател  интегрируетс  в счетчике импульсов 8 в течение времени, равного ойному периоду входного напр жени , т.е.

. - А - JL..

/.,.

Врем  интегрировани  задает блок управлени , который управл ет рабоп ТОЙ элемента И 7.

Величина кода, записанного в цифровом счетчике 8 импульсов, определ етс  следующим образом:

1|f и-,1) и

)di-m .

Окончательно получим величину выходного кода, пропорциональную мощности , выдел емой на нагрузке, т.е. NX КР.,, д K.,,,P-.UU,

Claims (2)

1. 2U|V- « I ° Таким образом, предложенный частотно-циф1 оврй вольтметр позвол ет измер ть мощность в цепи переменного тока, обладает высоким быстродей5 ствием и имеет высокие метро огиче :кие характеристики. Практически погрешность его определ етс  нестабильностью опорного напр жени  1,,которое имеет величину пор дка сотых долей процента., Предложенный частотно-цифровой прибор может быть испольэовай в режиме измерени  действующего значени  напр жени . Дл  этого переключатель 4 (см.пунктир на чертеже) устанавливаетс  в положение 2. При этом выходна  частота преобразовател  3 про порциональна квадрату действующего значени . Это позвол ет расширить функциональные возможности и границы области применени  частотно-ци(й ового прибора. Формула изобретени  Частотно-цифровой ваттметр, со.держащий суммирующее устройство, ко входам которого присоединены источни опорного напр жени  и первый источни . входного сигнала, а выход которого соединен со входом первого преобразовател  напр жение-частота, выход которого соединен с врем задающим входом второго преобразовател  напр женйё частота , основной вход которого соединен через переключатель с первым и вторым источниками входного сигнала, а вь1ход через элемент И сое динен со счетчиком импульсов, причем второй вход элемента И соединен с выходом блока управлени ,вход которого подсоединен к первому источнику вжэдного сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введен умнбжй ель частоты, выход которого соединен с в ем задающим входом первого преобразовател  .напр жениечастота , а вход подключен к, первому источнику входного сигнала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Март шин А.И, и др. Преобразователи электрических пара;меа р6.в дл  Систем 1сонт рЬл  ийё|мерёйййТ М., Энерги , 1976, с, 195-196.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 337725, кл. G 01 R,i969.