Файл: Информационно-измерительная техника [сборник]..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.08.2024

Просмотров: 103

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 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 Ыиии

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