ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.08.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 0
- 52 -
Ш.Ю.Исмаилов, И.М.Абдуллаев
ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР С ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫМ ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫМ МНОЖИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
Известные структуры цифровых ваттметров / ЦВ/ достаточно сложны. Они построены по принципу раздельного преобразования мгновенных значений напряжения и тока в частоту /в число / или в длительность импульсов с последующим их умножением и цифровым
интегрированием результата |
[^-1—S 3 • |
|
|
|
|
|
Сравнительно простая структура |
ЦВ |
может |
быть получена |
при |
||
использовании время-импульсных множительных |
устройств с лога - |
|||||
рифмичеокими преобразователями |
[ 9 ] . |
|
|
|
|
|
Предлагаемая структура |
ЦВ /рис Л/ |
состоит из входных |
уст |
|||
ройств ВУ^ и ВУа блока управления БУ, время-импульсного |
множи |
|||||
тельного устройства МУ и выходного |
блока ВБ. ВУ^ и ВУ2 |
предназ |
начены для преобразования мгновенных значений напряжения и тока
соответственно в напряжения Ыи=кии |
и ut—kt |
|
i |
, |
для получе |
||||||||||||
ния выпрямленного значения /модуля/ последних |
|
|
и |
и[ |
, а |
||||||||||||
также для формирования сигналов, знака |
иу |
и |
иу" |
, |
определя |
||||||||||||
ющих знак мгновенного значения активной мощности,напряжения . |
|||||||||||||||||
Uy |
и |
Uy |
|
формируются путем фиксации моментов |
прохождения |
||||||||||||
через |
"нулевое" |
значение 'кривых |
напряжения и тока. |
|
|
|
|
||||||||||
Множительное устройство функционирует следующим образом. В |
|||||||||||||||||
исходном |
состоянии, |
когда |
открыты ключи |
К) |
и |
К3 |
,на входы |
||||||||||
сравнивающего |
устройства |
/СУ/ подаются |
напряжения |
Uy |
и |
UP '(t) = |
|||||||||||
= U0e't/ic |
от генератора экспоненциального напряжения ГЭ< |
, |
кото |
||||||||||||||
рый запускается |
генератором |
тактовых |
импульсов ГИ. В момент |
|
|||||||||||||
t , = - 'Ctn(Uu/w 0 ) , соответствующий равенству |
|
и |
|
ur'(tl |
|
||||||||||||
триггер |
ТГ |
получает импульс от СУ, |
запирает |
ключи К( |
и К 3 |
' , |
|||||||||||
отпирает |
ключи Kg и Кц и запускает |
генератор |
экспоненциального |
||||||||||||||
напряжения ГЭ2 • Таким образом, |
СУ переключается |
на сравнение |
|||||||||||||||
напряжений |
и\ |
и |
u"(t) |
= U0 |
е ~ < / < с |
от момента времени |
|
||||||||||
До 12 = t{ -1 In [Ut/uо) |
, |
соответствующего равенству |
|
ц[ |
|
и |
|||||||||||
U^'(t) |
|
/рис.2/. |
В это время мгновенное |
значение |
напряжения |
||||||||||||
первого |
генератора экспоненциального |
напряжения |
i/P '(ta ) |
про - |
|||||||||||||
порционально |
произведряию |
|
« J |
и |
ц[ |
|
|
|
|
|
|
|
|
- 55 -
|
|
|
uo |
Мгновенное значение |
Ur(t%\ |
выделяется на выходе клю |
|
ча К5 , который отпирается на время |
tu |
элементом времени |
|
ЭВ /рис.2/. Одновременно |
выходной импульс ЭВ поступает на входы |
"старт" переключающих устройств ПУ^ и ПУ^ ВБ. В зависимости от
знака мгновенного значения мощности переменного тока, |
т . е . на |
|||||||
личия |
сигнала знака |
Uy |
или |
Uy |
/см.рис.1/, на |
соответст |
||
вующий вход реверсивного счетчика PC через схемы |
или Jig, |
|||||||
поступают импульсы от генератора импульсов заполнения |
ГИЗ с |
|||||||
частотой |
f=const |
. Счет импульсов производится в течение |
||||||
времени пропорционального по длительности значению и{ |
(fg) |
|||||||
/рис.2/. |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
Преобразование |
ur' |
( t 2 ) |
в длительность импульса |
произво |
||||
дится |
путем заряда |
конденсатора |
С |
до амплитудного |
значения . |
|||
импульса |
Ы г '( £ 2 ) |
° |
последующим разрядом по линейному закону |
через элемент свертки /рис.! /. Начало разряда совпадает по вре
мени с задним фронтом импульса |
И Р '( £ 2 ] « а конец разряда отме |
чается нуль-органом НО, который прекращает счет импульсов в PC. |
|
Цифровой код, соответствующий мгновенному значению активной |
|
мощности, можно получить на выходе PC с учетом знака, а анало |
|
говый сигнал, пропорциональный |
значению мощности, - на выходе |
фильтра $ , усредняющего мгновенные значения l / r ' . Часто та преобразования мгновенного значения мощности задается генера тором импульсов ГИ< Среднее значение мощности можно получить пу- > тем съема кода с PC один раз за период напряжения в контролиру
емой цепи, так как интегрирование в PC производится с учетом знака мгновенного значения мощности.
Ваттметр состоит из достаточно хорошо разработанных узлов. Поэтому его погрешность может быть определена без особого тру да. Представляет интерес лишь определение погрешности выделения
и преобразования мгновенного значения |
и г |
' ( £ г |
) • |
|
||
Закон изменения |
напряжения заряда конденсатора С |
при по |
||||
даче |
импульса Ur'(tz) |
с длительностью |
t u |
в |
/-ом |
такте |
.пегко |
определить, прилен^в интеграл Дюамеля |
|
|
|
|
|
- 56 - |
|
|
|
|
|
|
uCJ{tu)=kujij(\-e |
" V е |
) |
+ u0 б, |
/2/ |
где |
Tj |
- постоянная времени |
заряда |
емкости |
|
|
«С |
- |
постоянная времени разряда цепи ГЭ^. |
|
|||
При линейной характеристике |
элемента |
свертки ЭС реальное зна |
||||
чение временного интервала, пропорционального значению |
^ / ( t g ) , |
|||||
будет |
. |
|
|
|
|
|
а в |
идеальном случае |
|
|
|
|
Абсолютная погрешность, обусловленная выделением и преобразо
ванием значения |
и? ( |
ч |
равна |
|
|
|
|
||||
|
4'Гу |
= Д * / и |
- Л / у / |
, = - ^ ( А ' г / у г у е " г / ' с - « 0 ь ) |
. /5/ |
||||||
Однако следует учитывать и то, что изменение ширины зоны не*, |
|||||||||||
чувствительности СУ также приводит к погрешности получения ин |
- |
||||||||||
терваиа |
£ 2 |
, |
а |
следовательно |
,и значения |
и г ' ^ г ) |
• |
Пусть |
|
||
нечувствительность |
СУ в пределах такта постоянная и равна ± Д |
и^. |
|||||||||
Тогда при |
сравнении u^j |
и u0e~t//>c |
реальное |
значение |
времени |
|
|||||
будет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t{) |
= —Т In |
— т |
— . |
|
|
|
|
Погрешность |
фиксации равенства |
|
u'r(t)=U^j |
по времени |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
и/ |
|
|
|
|
Погрешность |
фиксации равенства |
|
W p ( £ ) = M ^ n o времени |
|
|
|
- 57 -
Таким образом, начало времени выделения |
t u |
равно |
При этом
«г \1гР]\ |
тщ |
Напряжение на конденсаторе С
u c / ( t ) = u : { t Z p J ) { i - e - t u ^ ) - u ^ ,
а погрешность преобразования мгновенного значения напряжения ГЭ| в длительность с учетом нечувствительности СУ равна
Аналогично можно определить погрешность преобразования о учетом зоны нечувствительности НО.
Отличительными особенностями рассмотренного ЦВ является ис пользование одного преобразователя аналоговых величин в МУ с одним СУ, возможность получения выходного сигнала в аналоговой и в цифровой форме, независимость результата преобразования от формы кривых напряжения и тока, высокое быстродействие, равное одному периоду напряжения в контролируемой цепи и возможность
- 58 -
уменьшения погрешности путем повышения частоты заполняющих им - пульсов от ГИЗ.
ЦБ может быть реализована на элементах цифро-аналоговой тех ники, обеспечивающих высокую точность и надежность.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1. Н.В.М а л ы г и н а . В сб. "Цифровая электроизмерительная техника", 42 . ОНТИПрибор.М.,1966.
2. Г.Н.Т а р а п о в , Э.С.Ф р у х т. Электрические станции, №2,1867.
3. И.И.К о р ш е в е р, П.М.Ц а п е н к о . Цифровой ваттметр активной мощности. Авт.свид. * 239439.
4. Г.Н.Л а в р о в, A.M. П е т у х . Цифровой ваттметр. Авт. свид. № 256861.
5. |
Q.M.S a c |
e r o a o t |
i |
a . otn. |
A l t a Freguen*,a,25,11 < 196 |
||
6. Ш в е й ц а р с к и й |
патент,кл.21 |
е, |
22/02, /6012/, |
||||
* 460170, опубл.30.09.68. |
|
|
|
|
|
||
7 . П а т. США,кл.324-142,/6012/,№ 247071, |
опубл.30.09.69. |
||||||
8. |
a.M.V а и |
а 1 n I,*; . 2 |
a p |
p i ' t e |
l l |
y . A l t a |
Frequenze, |
|
3 8 , 6 , 1 9 6 9 . |
|
|
|
|
|
|
9 . A.A.M а с л |
о в. Автоматика |
и телемеханика,* 1 0 , |
I 9 6 0 . |
- 59 - |
|
Е.М.Душин. Г.К.Шубников |
/ I ^ T U . |
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПОМЕХИ, ПРОНИКАЮЩЕЙ ЧЕРЕЗ БЛОК ПИТАНИЯ
НА ВХОД ЭЛЕКТРОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА
Для электронных измерительных приборов сеть питания перемен ного тока может явиться источником помех, попадающих на вход
прибора. |
Действительно, как |
следует из рис'Л, ток 7 П |
, протека |
|
ющий от |
источника питания |
£/с |
через межоб.лоточную |
емкость |
Объект |
Эпектронно-изперитешый прибор |
|||
измерения |
г |
1 |
|
|
|
|
|
0 -
РИС.1
силового трансформатора , сопротивление R и землю, создает падение напряжения на сопротивлении R . Это падение напря - жения является помехой для прибора.
В рассматриваемой схеме сопротивление R эквивалентно сопро тивлению низкопотенциального входного соединительного провода; в интегро-потенциометрическом цифровом вольтметре падение напря жения - помеха - создается на выходном сопротивлении цифро - аналогового преобразователя.
Известный способ уменьшения этой помехи заключается в экра нировании вторичной обмотки от первичной обмотки силового тран сформатора с целью уменьшения паразитного тока. Однако имеется
другая возможность уменьшения этой помехи, |
которая |
становится |
|
очевидной при анализе схемы силового трансформатора. |
|
|
|
С учетом распределенных паразитных емкостей обмоток |
транс - |
||
форматора при заземленных полюсе источника |
питания |
С/0 |
и сер |
дечнике схема силового трансформатора может |
быть изображена |