Преобразователь частоты в напряжение

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в противоаварийной автоматике энергосистем и автоматических регуляторах частоты. Цель изобретения - повышение точности и увеличение надежности преобразователя. Преобразователь частоты в напряжение содержит генератор, триггер, дифференцирующую цепь и счетчик. Введение блока усреднения и элемента И позволяет повысить точность измерения и надежность преобразователя за счет исключения влияния дискретности импульсов генератора, благодаря синхронизации процесса формирования калиброванного импульса с импульсами генератора и процесса усреднения с периодом следования контролируемой сети. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4626146/24-21 . (22} 26.12.88 (46) 07.10.90, Бюл. № 37 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (72) В.У. Кизилов, У,К. Курбангалиев, B.М. Максимов, P.À. Маринов и В.В. Шамаев (53) 621,317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 671029, кл. Н 03 К 9/06, 1976.

Патент США ¹3591858, кл. Н 03 К 17/00, 1971, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ S НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть исИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах противоаварийной автоматики энергосистем, автоматических регуляторах частоты и активной мощности, автоматизированных системах управления энергообьектами при построении измерительных органов частоты или ее отклонения от номинального значения.

Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя частоты в напряжение; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 функциональная схема устройства усреднения.

Устройство содержит триггер 1, блок 2 усреднения, элемент И 3, счетчик 4, генератор 5, дифференцирующую цепь 6.

„„Я „„1598144 А1 (si)s Н 03 К 17/00, G 01 R 23/02, 23/06 пользовано в противоаварийной автоматике энергосистем и автоматических регуляторах частоты. Цель изобретения повышение точности и увеличение надежности преобразователя. Преобразователь частоты в напряжение содержит генератор, триггер, дифференцирующую цепь и счетчик. Введение блока усреднения и элемента И позволяет повысить точность измерения и надежность преобразователя за счет исключения влияния дискретности импульсов генератора, благодаря синхронизации процесса формирования калиброванного импульса с импульсами генератора и процесса усреднения с периодом следования.контролируемой сети. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Блок 2 усреднения содержит первый ключ 7, интегратор8, второй ключ 9, конденсатор 10 и повторитель 11.

Вход преобразователя частоты в напряжение через дифференцирующую цепь 6 соединен с вторым входом блока 2 усреднения и входом сброса счетчика 4, выход которого соединен с 0-входом триггера 1, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 и тактовым входом триггера 1, а выход — с входом счетчика 4, Первый вход блока 2 устройства соединен с управляющим входом первого ключа

7. первый и второй входы которого соединены соответственно с шинами положительного и отрицательного опорного напряжения, а выход — с первым входом интегратора 8, выход которого через второй ключ 9 соединен с входом повторителя 11 и одной из обкладок конденсатора 10, вторая обкладка которого соединена с земляной

1598144 шиной, выход повторителя 11 соединен с выходом преобразователя частоты в напряжение и вторым входом интегратора 8, управляющий вход второго ключа 9 является вторым входом блока 2 усреднения, Преобразователь частоты в напряжение работает следующим образом, Входное прямоугольное напряжение (фиг, 2а) прикладывается к входу дифференцирующей цепи 6, на выходе которой в начале каждого периода Тх вырабатываются кратковременные единичные импульсы (фиг. 26), переводящие сигнал на выходе счетчика 4 импульсов в состояние "0" (фиг, 2в).

Выходной сигнал счетчика 4 импульсов прикладывается к 0-входу триггера 1. С приходом рабочего фронта выходного импульса генератора 5 (фиг. 2г) выходной сигнал триггера 1 переходит в состояние "1" (фиг. 2д), что соответствует началу формирования на входе блока 2 усреднения импульса калиброванной длительности То. При этом открывается логический элемент И 3 и импульсы генератора 5 начинают заполнять счетчик 4.

После заполнения счетчика 4 его выходной сигнал переходит в состояние "1", С приходом очередного рабочего фронта выходного импульса генератора 5 сигнал на выходе триггера 1 переходит в состояние "0", что соответствует окончанию формирования импульса калиброванной длительности То на входе блока 2 усреднения. При этом длительность То формируемого калиброванного импульса будет всегда состоять из суммы целого числа периодов Тгоч генератора 5 опорной частоты. и будет равна То= N Тгоч=Тгоч+Тгоч+" ° ° "+Тгоч где N — объем счетчика 4, Начало формируемого импульса калиб рованной длительности будет совпадать с началом периода Тгоч первого, входящего в зту сумму, импульса генератора б, а окончание — с окончанием последнего, что позволяет более точно формировать длительность калиброванного импульса, Блок 2 усреднения, в качестве которого может быть использован итерационный быстродействующий фильтр на базе интегратора

8 с запоминающей обратной связью (фиг. 3), преобразует выходные импульсы триггера 1 в двухполярные, стабилизирует их по амплитуде и выделяет среднее значение напряжения формируемой импульсной последовательности за период Тх контролируемой сети. Значение выделяемого при этом напряжения V p будет равно (2) где Uo — стабилизированное значение амп5 литуды импульсов.

Приняв в выражении (2) Тх= —, после

fx преобразований получим

Ucp=Vo(2То х-1). (3)

10 Из выражения (3) функция преобразования частоты в напряжение — линейна, Таким образом. предлагаемое устройство является преобразователем частоты fx в прямопропорциональное выходное напряжение

15 О„.

Т

Приняв То= вЂ, где Тн — длительность

2 периода контролируемой сети при номинальном значении частоты fH, получим (4)

В этом случае выходное напряжение

V|;p преобразователя будет прямопропорционально отклонению частоты от номи25 нального значения fH, Процесс преобразования будет повторяться с началом каждого периода Т, контролируемой сети.

Минимально возможное значение час30 тоты f< опорного генератора определяется из выражения

То+Тгоч — = Тхмин (5) где.Тхм — длительйость периода сети при максимальном значении контролируемой

35 частоты, Приняв в выражении (5) То = —

Тн

Т> м =0.9 Т,, что соответствует отклонению частоты от номинального значения

40 50 Гц на + 5Гц (диапазон работы устройств частотной автоматики энергосистем), получим частоту импульсов опорного генератора fr 2,5f<, т.е, частота опорного генератора в предлагае45 мом устройстве может быть снижена до

125 Гц, Формула изобретения

1. Преобразователь частоты в напряжение, содержащий генератор, триггер, дифференцирующую цепь и счетчик, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения надежности преобразователя, в него введены блок усреднения и элемент И, вход преобразователя частоты в напряжение через дифференцирующую цепь соединен с вторым входом устройства усреднения и входом сброса

1598144 счетчика, выход которого соединен с 0-входом триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом блока усреднения и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генера- 5 торэ и тактовым входом триггера, а выход— с входом счетчика.

2. Преобразователь по п, 1. отл и ч а юшийся тем, что блок усреднения содержит 10 первый и второй ключи, интегратор, конденсатор и повторитель, первый вход блока усреднения соединен с управляющим входом первого ключа, первый и второй входы которого соединены соответственно с шинами положительного и отрицательного опорного напряжения, а выход — с первым входом интегратора. выход которого через второй ключ соединен с входом повторителя и одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка которого соединена с земляной шиной, выход повторителя соединен с выходом преобразователя частоты в напряжение и вторым входом интегратора, управляющий вход второго ключа является вторым входом блока усреднения, 1598144

Составитель Е,Соловьев

Редактор В.EyrpeHKQBa Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 3010 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101