Цифровой измеритель коэффициента гармоник

 

I.ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФ«МЩИЕНТА ГАРМОНИК, содержащий преобразователь аналог-код, дискретизатор и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения схемной реализации, в него дополнительно введен микропроцессор, при этом информационный вход преобразователя аналог-код и вход дискретизаторй обьединены между собой и подключены к входным клеммам измерителя, первый выходлискретизатора соединен суправляющим входом преобразователя аналог-код, выход последнего и второй выход дискретизатора подключены соответственно к первому и второму входам микропроцессора, соединенного выходом с блоком индикации.

(19) (I l) СО)ОЭ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5)) С 01 и 23/20 фЯ Р ;ъ. т э с-, 1»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (54)(57) ).ЦИФРОВОЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРИОНИК, содержащий преобразователь аналог-код, дискретизатор и блок индикации, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повы(21) 3637491/24-21 (22) 22.08.83 (46) 23.05.85. Бюл. Е 19 (72) В.Н.Чннков, В.И.Анохин и С.И.Буданов (53) 62).317.353.)(088.8) .(56) !.Авторское свидетельство СССР

В 470759, кл.G 0! )(23/20, 1975. щения точности и упрощения схемной

1 реализации, в него дополнительно введен микропроцессор, при этом информационный вход преобразователя анапог-код и вход дискретизатора объединены между собой и подключены к входным клеммам измерителя, первый выход,,дискретизатора соединен с управляющим входом преобразователя аналог-код, выход последнего ивторой выход дискретизатора подключены со-ответственно к первому и второму входам микропроцессора, соединенного выходом с блоком индикации.

1157477

2.Измеритель по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что микропроцессор содержит оперативный запоминающий блок, информационный вход которого является первым входом микропроцессора, а вход управления и адресный вход подключены к первому выходу постоянного запоминающего блока и адресному выходу центрального процессорного элемента соответственно, второй вход микропроцессора соединен с входом формирователя начального адИзобретение относится к области электро- и радионзмерений и может быть использовано при измерении коэффициента гармоник.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение схемной реализациие

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

В состав измерителя коэффициента гармоник входят преобразователь 1 аналог-код, дискретизатор 2, микропроцессор 3, блок 4 индикации.

Иикропроцессор 3 включает оператнв1 ный запоминающий блок 5, формирователь 6 начального адреса, блок 7 микропрограммного управления, постоянный запоминающий блок 8, центральный процессорный элемент 9.

Информационный вход преобразователя l аналог-код и вход дискрети.затора 2 объединены между собой и подключены к входу прибора. Первый выход дискретизатора 2 соединен с управляющим входом преобразователя 1 аналог-код. Выход преобразователя аналог-код-подключен к первому входу микропроцессора 3. Второй выход дискретизатора 2 соединен с вторым

30 входом микропроцессора 3, выход которого подключен к входу блока 4 индикации, К первому и второму входам микропроцессора подключен соответственно информационный вход оперативного запоминающего блока 5 и вход формирователя 6 начального адреса. Выход формирователя 6 начального адреса соединен с первым входом блореса выход которого подключен к входу блокамикропрограммного управления, выход которого соединен свходом постоянного запоминающего блока, второй выход которого подключен к управляющему входу центрального процессорного элемента, а третий выход соединен с управляющим входом блока микропрограммного управления, причем информационный выход центрального процессорного элемента является одновременно и выходом микропроцессора. ка 7 микропрограммного управления, второй вход которого подключен к третьему выходу постоянного запоминающего.блока 8..Выход блока 7 микропрограммного управления соединен с входом постоянного запоминающего блока 8,первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющему входу оперативного запоминающего блока 5 и управляющему входу центрального процессорного элемента

9. Выход оперативного запоминающего блока 5 соединен с информационным входом центрального процессорного элемента 9. Первый и второй выходы центрального процессорного элемента

9 подключены соответственно к адресному входу оперативного запоминающего блока S и к выходным клеммам микро» процессора 3.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал j(<} поступает на преобразователь 1 аналог-код и дискретиэатор 2. Дискретиэатор 2 формирует И точек дискретизации t; за период (нли несколько периодов ) исследуемого сигнала и в зти моменты выдает команду на запуск преобразователя l аналог-код. Кроме того, пер- . вый импульс запуска преобразователя 1 аналог-код, формируемый дискретизатором 2, по второму выходу дискретизатора 2 поступает на второй вход, микропроцессора 3 и ло этому входу - на вход формирователя 6 начального адреса. Формирователь 6 начального адреса задает начальный адрес программы измерения. Этот ад1157477

6 +С

- C cos E0t -)

1й

3 рес по выходу формирователя 6 начального адреса поступает на информационный вход блока 7 микропрограм много управления. Последний организует йоследовательную выдачу команд программы с постоянного запоминающего блока 8 стандартным способом.

Прн этом инструкции для формирования следующего адреса поступают по управляющему входу на блок 7 микро- 10 программного управления с третьего выхода постоянного запоминающего блока 8. Сформированный блоком 7 микропрограммного управления первый адрес программы по его выходу поступает на вход. постоянного запоминающего блока 8. Прн этом на выходе последнего появляется первая команда программа измерения. По этой команде оперативный запоминающий блок

5 переводится в режим записи, центральный процессорный элемент 9 формирует первый адрес, который подаетея на адресный вход оперативного запоминающего блока 5, а блок 7 микропрограммнбго управления формирует следующий адрес программы измерения.

В результате выполнения этой команды программы измерения в первой ячейке оперативного запоминающего блока S записан первый код мгновенного значенияисследуемого сигналами „).

- По 2,3,4,..., М команде работа при бора аналогична описанной за исключением того, что центральный процессорный элемент 9 формирует соответ35 ственно 2,3,4..., и адрес выбора ячейки оперативного запоминающего блока 5. После N циклов в оперативном запоминающем блоке 5 записано

Я кодов мгновенных значений исследуемого сигнала f (1,) .

По (N +1) команде оперативный запоминающий блок 5 переводится в решим считывания н в центральном

45 процессорном элементе 9 непосредственно организуется процесс вычисления коэффициента гармоник.

При этом на первом этапе вычисляются квадратурные составляющие амплитуды первой гармоники исследуе50 мого сигнала В н С, согласно форму лам

 = — =: f (t;)sinuut4

Коды нормированных гармоник sin ti и сов u>t; . подаются в центральный процессорный элемент по управляющему входу с постоянного запоминающего блока 8.

На втором этапе определяется действующее значение Y первой гармоники согласно формуле

На третьем этапе определяется дей-, ствующее значение высших гармоник исследуемого сигнала

На четвертом этапе непосредственно вычисляется коэффициент гармоник

К„ согласно формуле

К ->IY

Результаты вычисления отображаются на блоке 4 индикации.

В предлагаемом измерителе достигается более высокая точность эа счет того, что действующие значения первой и высших гармоник вычисляются по одним и тем же кодам мгновенных значений исследуемого сигнала, что приводит к снижению методической погрешности, обусловленной нестабильностью исследуемого напряжения.

Оценим относительную погрешность при измерении коэффициента гармоник (д" ) соответственно известным и предлагаемым устройствами.

Обозначим через f,. погрешность

1i преобразования мгновенного значения

E (E; ) в код при измерении действующего значения Y первой гармоники, а через (gi — погрешность преобразования при измерении: действующего значения высших гармоник.

Введем обозначение

= 4..) бsinю4.— С cosset

i . i 1

Погрешность величины е, обусловленную погрешность ;, обозначим через и; . Тогда измеренное значение величины б, равно

gi.= . +g

O где а; — истинное значение, при от сутствии погрешности Е.

Е. у, =Å.-p5sinvt;-bC cos u) t;

Е. н

C=H У f (;) ccooset.

1 1

Й — с F cinvt; 1Ь вЂ” с (cosa>t . (21

%0 q. q Ф%0Ч Ъ

l I 57477

lwl= Ц+

cf(а— 2! с К й—

%,Ф к„ где д" $!, (S)

Таким образом, относительная погрешность предлагаемого устройства уменьшена на величину

) г +

- < 2V2

kr Y

k,.

Для погрешности величины получают д = (г о g) (Оценивают величину ду по максиму-3

l д .ч ) - (—. I j Z. f à -;I, (з)

q,=о.где lyl — наибольшее возможное значе- 10 . ние

Из выражения (I ) находят где 1F l — максимальная погрешность преобразования;

/ и В/ и / и С/ — максимальные погрешности В и С соответственно.

Из соотношений (2 ) получают

/дв/-/ьс/- г /, /, 10 так что

),)=(<.v j!М= I5 1.

Для оценки второго слагаемого формулы (3) пользуются условием, что .среднее значение не превышает среднеквадратического значения

И-|

= Я,, ()

1=О

30 где, - истинное значение величины, Г о Г

С учетом соотношения (4) выражение (3) принимает вид

l » l l i l + !, Если обеспечить l q ) (< J . j a )2)y)ф, 40

Учитывая тот факт, что

М находят относительную погрешность

1 измерения К„, обусловленную погреш костями

1 (V )

К г г r 2 0 к

>(y ) ьлв+сдсcЯYгЯ 1

С учетом этого выражения и соотношения (5 ) окончательно получают "„«мг Ь+ —, ) тг,, (г „ ), Ъ где d"â, и E — относительные пот1 2 грешности

Л,l ф

Оценивают теперь ту же погрешность для предлагаемого устройства, в котором

Проделав те же преобразования, получают