Устройство для измерения мощности

 

Использование: датчик мощности в системах регулирования крупных энергогенераторов . Сущность изобретения: устройство содержит преобразователь ток - напряжение, два аналого-цифровых преобразователя 3 и 4, два оперативных запоминающих блока 5 и 6, блок управления 2, микропроцессорный вычислитель 7, индикатор 8. 1-3-5-7-8, 4-6-7, 2-4-6, 2-3-5, 2-6, 2-5, 2-7, 7-2. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСК ИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ иг.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 1 (21) 4786958/21 . (22) 30.01.90 (46) 30,07.92. Бюл. N 28 (72) В.Н.Чинков, Ю.А.Немшилов и В.А.Бернддский . (56) Авторское свидетельство СССР . N - 603914, кл. 6 01 R 21/06, 1976.

Измеритель мощности переменного- и постоянного тока Д5135. Проспект фирмы

Norma Medtechnik Optik EIectronik Ges

m.Ь.Н, Австрия.,. Ы, 1751685

МОЩНОСТИ (57) Использование: датчик мощности в системах регулирования крупных энергогенераторов. Сущность изобретения: устройство содержит преобразователь ток— напряжение, два аналого-цифровых преобразователя 3 и 4, два оперативных запоминающих блока 5 и 6, блок управления 2, микропроцессорный вычислитель 7, индикатор 8. 1-3-5-7-8, 4-6-7, 2-4-6, 2-3-5, 2-6, 2-5;

2-7, 7-2, 1 3.и. ф-лы, 4 ил, 1751685

20

40 величины з1п р

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и электроприводу и может быть использовано в качестве измерительного прибора и датчика мощности в системах регулирования крупных генераторов. .Известен цифровой ваттметр, содержащий два входных устройства, два аналогоцифровых преобразователя (или преобразователя аналог — код), блок управления, умножитель частоты, цифровой распределитель точек дискретизации, множительное устройство, два электронных ключа (или импульсно-потенциальных вентиля), триггер и два реверсивных счетчика.

Недостатками данного ваттметра являются большое время измерения в низкочастотном диапазоне, ограниченные функциональные воэможности, сложность процесса измерения и низкая надежность, Наиболее близким к предлагаемому является измеритель мощности переменного и постоянного тока D5135. содержащий два аналого-цифровых преобразователя, два компаратора, преобразователь ток — напряжение, блок управления, блок индикации, микропроцессорный вычислитель и оперативный запоминающий блок.

Недостатками известного измерителя являются большое время измерения в низкочастотном диапазоне и узкий класс решаемых задач, так как он не позволяет измерять полную мощность, коэффициент мощности cosy и величину stn p.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения в низкочастотном диа. пазоне и расширение функциональных возможностей за счет измерения полной мощности, коэффициента мощности cos p u

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения мощности, содержащее первый и второй аналого-цифровые и ребразователи, преобразователь ток— напряжение, блок управления, блок индикации, микропроцессорный вычислитель, оперативный запоминающий блок, при этом сигнальный вход первого агналого-цифрового преобразователя соединен через преобразователь ток †. напряжение с первым входом устройства, дополнительно введен второй оперативный запоминающий блок, причем информационные выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с информационными входами первого и второго оперативных запоминающих блоков. а выходы "Конец преобразования" аналого-цифровых преобразователей подключены к

1 входам стробирования записи соответствующих оперативных запоминающих блоков, адресные входы которых объединены в общую шину, подключенную к второму выходу блока управления, а выходы первого и второго оперативных запоминающих блоков соединены с первым и вторым информационными входами микропроцессорного вычислителя, который своим управляющим входом подключен к третьему выходу блока управления, управляющим выходом соеди- . нен с вторым входом блока управления, а информационным выходом подключен к входу блока индикации, причем сигнальный вход второго айалого-цифрового преобразователя объединен с первым входом блока управления и подключен к второму входу устройства, а входы запуска аналого-цифровых преобразователей соединены с первым выходом блока управления.

Поставленная цель достигается также тем, что блок управления содержит нуль-орган, генератор образцовой частоты, первый и второй делители частоты, первый и второй вычитающие счетчики, регистр, счетчик импульсов, первый; второй, третий, четвертый и пятый триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый, второй и третий элементы задержки, формирователь импульсов, кнопку "Пуск" и переключатель, имеющий три переключающих контакта, при этом первый вход блока управления подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, подключенных своими вторыми входами к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров. вход установки первого триггера соединен через первый элемент задержки и формирователь импульса с кнопкой "Пуск", а вход сброса обьединен с входом второго элемента задержки и первым входом четвертого элемента ИЛИ и подключен к инверсному выходу третьего триггера, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а прямой выход — с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты и первому входу четвертого элемента И, соединенного своим вторым входом с прямым выходом четвертого триггера, выход третьего элемента И соединен через первый делитель частоты со счетным входом счетчика импульсов, а выход второго элемента И вЂ” с объединенными счетным входом второго делителя частоты и первым неподвижным контактом переключателя, второй неподвижный контакт кото-. рого подключен к выходу второго делителя

1751685 частоты, а первый подвижный контакт сое- пряжения и тока. Блоки управления также динен с входом установки четвертого триг- широко используются в цифровых измеригера, подключенного своим входом сброса к тельных приборах и устройствах, однако повыходу первого элемента ИЛИ, первый вход строение блока управления в предлагаемом которого соединен с третьим неподвижным 5 устройстве определяется алгоритмами полконтактом переключателя и первым входом учения отсчетов тока и напряжения и их четвертого элемента ИЛИ, выход которого обработки, а также принципом построения соединен с входом записи регистра и вхо- устройств, т.е. он специфичен для данного дом третьего элемента задержки, подклю- устройства. ченного своим выходом к первому входу 10 На фиг.1 приведена структурная электтретьего элемента ИЛИ, второй вход кото- рическая схема предлагаемото устройства рого соединен с пятым неподвижным кен- для измерения мощности; на фиг. 2 — структактом переключателя, информационный турная электрическая схема блока управлевход регистра соединен с кодовым выходом . ния; на фиг, 3 — структурная электрическая счетчика импульсов, а выход регистра по- 15 схема микропроцессорното вычислителя; на разрядно подключен к кодовому входу пер- фиг. 4 — временные диаграммы работы блового вычитающего счетчика, соединенного ка управления, своим счетным входом с выходом четверто- Устройство для измерения мощности

ro элемента И, входом записи — с выходом содержит преобразователь1ток-напряжетретьего элемента ИЛИ и выходом займа — 20 ние, блок 2 управления, первый и второй с объединенными первым входом блока уп- аналого-цифровые преобразователи(АЦП) 3, равления, вторым и третьим подвижными и 4, первый и второй оперативные запоми- . контактами переключателя и первым вхо- нающие блоки (ОЗБ) 5 и 6, микропроцессордом второгоэлемента ИЛИ,подключенного ный вычислитель 7 и блок 8 индикации своим вторым входом к второму входу блока 25 (фиг.1). управления, а своим выходом — к счетному Первый, токовый, вход устройства для входу второго вычитающего счетчика, ин- измерения мощности через преобразоваформационный выход. которого соединен c тель 1 ток — напряжение подключен к сигвторым выходом блока управления, а его нальному входу АЦП 3, а второй ввод, вход счетный вход подключен к входу сброса вто- 30 напряжения, соединен с точкой, объединярого триггера, соединенного своим входом, ющей сигнальный вход АЦП 4 и первый вход установки с выходом второго элемента за- блока 2 управления. Входы запуска АЦП 3 и держки, и входу установки пятого триггера, 4 объединены между собой и подключены к прямой выход которого подключен к второ- первомувыходублока 2 управления. Информу входу первого элемента ИЛИ и третьему 35 мационные выходы АЦП 3 и 4 соединены с выходу блока управления, прямой выход . информационными входами (входами данвторого триггера соединен с вторым входам ных) ОЗБ 5 и 6 соответственно, Выход "Ковторого элемента И, . нец преобразования" АЦП 3 подключен к

Предлагаемое устройство для измере- входустробирования записи ОЗБ5,а выход ния мощности отличается введением второ- 40 "Конец преобразования" АЦП 4 — к входу . го оперативного запоминающего блока и: стробирования записи ОЗБ 6. Адресные функциональных связей между введенными входы ОЗБ 5 и 6 обьединены в общую шину, и известными блоками устройства.. соединенную с вторым адресным выходом

Сущность изобретения состоит в том, . блока 2 управления, а их выходы подключечто оно основано.на корреляционной обра- 45 ны соответственно к первому и второму инботке отсчетов мгновенных значений на- формационным входам (входам данных) . пряжения и тока, которая проводится в два микропроцессорного вычислителя 7, управ- этапа: сначала накопления отсчетов, а затем ляющий вход которого соединен с третьим их обработка в универсальном микропро- - выходом блока 2 управления. Управляющий цессорном вычислителе для определения 50 выход микропроцессорного вычислителя 7 измеряемых величин. подключен к второму входу блока 2 управлеНаличие введенного блока с функцио- ния,аегоинформационныйвыходсоединен нальными связями между известными узла- с входом блока 8 индикации. ми прототипа обеспечивает уменьшение Блок 2 управления содержит нуль-орган времени измерения в низкочастотном диа- 55 9, генератор 10 образцовой частоты, элепззоне и расширение функциональных воз- менты И 11 — 14, триггеры 15 — 19, делители можностей за счет измерения полной 20.и 21 частоты, вычитающие счетчики 22 и мощности, коэффициента мощностисозу и 23, регистр 24, счетчик 25 импульсов, элевеличины sin p, а также характеристик на- менты 26 -- 28 задержки, элементы ИЛИ 29 — 32, формирователь 33 импульса, кнопку 34

1751685

20

35

"Пуск", переключатель 35 "Диапазон частот", имеющий три переключающих контакта 35-1, 35-2 и 35-3 (фиг.2).

Первый сигнальный вход блока 2 управления подключен к входу нуль-органа 9, выход которого соединен с точкой, объединяющей первые входы элементов И

11 и 12. Второй вход элемента И 1 I подключен к прямому выходу триггера 15, вход установки которого соединен через элемент

26 задержки и формирователь 33 импульса с кнопкой 34 "Пуск". Формирователь 33 импульса служитдля устранения влияния "дребезжания" кнопки 34 "Пуск", что исключает сбои при запуске прибора, Вход сброса триггера 15 объединен с входом элемента 27 задержки и с первым входом элемента ИЛИ

32 в точку, подключенную к инверсному выходу триггера 17, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 13.

Выход элемента 27 эадер>кки подключен к входу установки триггера 16, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И 12, Выход элемента И 12 соединен с точкой, объединяющей вход делителя 21 частоты и неподвижный контакт 3 переключателя 35, Выход делителя 21 частоты подключен к неподвижному контакту 2 переключателя 35, подвижный контакт 1 которого соединен с входом установки триггера

18, подключенного своим прямым выходом к первому входу элемента И 14. Вторые входы элементов И 13 и 14 объединены между собой и соединены с выходом генератора 10 образцовой частоты. Выход элемента И 14 подключен к счетному входу вычитающего счетчика 23, а выход элемента И 13 соединен через делитель 20 частоты со счетным входом счетчика 25 импульсов, кодовый выход которого подключен поразрядно к информационному (кодовому) входу регистра

24, соединенного поразрядно своим кодовым выходом с информационным (кодовым) входом вычитающего счетчика 23. Выход займа вычитающего счетчика 23 подключен к точке, объединяющей первый выход блока

2 управления, первый вход элемента ИЛИ

30 и подвижные контакты 4 и 7 переключателя 35. Неподвижный контакт 8 переключателя 35 соединен с первым входом элемента

ИЛИ 29, выход которого подключен к входу сброса триггера 18, и с вторым входом элемента ИЛИ 32, выход которого подключен к точке, объединяющей вход записи регистра

24 и вход элемента 28 задержки, соединенного своим выходом с первым входом элемента ИЛИ 31, второй вход которого подключен к неподвижному контакту 5 переключателя 35. Выход элемента ИЛИ 31 соединен с входом записи вычитающего счетчика 23. Второй вход элемента ИЛИ 30 подключен к второму управляющему входу блока 2 управления, а к его выходу подключен счетный вход вычитающего счетчика 22, информационный (кодовый) выход которого соединен с вторым, адресным, выходом блока 2 управления. Выход займа счетчика 22 соединен с точкой, объединяющей вход сброса триггера 16 и вход установки тригге- ра 19, прямой выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 29 и третьему выходу блока 2 управления. Неподвижные контакты 6 и 9 переключателя 35 не имеют электрических соединений, и в положении II переключателя 35 их цепи оказываются разорванными.

Цепи сброса элементов и узлов блока 2 управления для упрощения схемы не пока-. заны.

Микропроцессорный вычислитель 7 собран на однокристальной микро-ЭВМ

КР1816ВЕ51 и содержит однокристальную микро-ЭВМ (ОМЭВМ), дешифратор 36, регистр 37, счетный триггер 38, операционный запоминающий блок (ОЗБ) 39 и постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 40 (фиг, 3), управляющий вход микропроцессорного вычислителя 7 подключен к входу VpoiRsT

ОМЭВМ и предназначен для разрешения ее работы. Два информационных входа микропроцессорного вычислителя 7 соединены непосредственно с портами.Р1 и РЗ

0М3ВМ, Два других ее порта (PO и P2) распределены следующим образом, Порт РО, который используется в двунаправленном режиме работы, подключен к внутренней магистрали микропроцессорного вычислителя и служит для передачи адреса и обмена данными между ОМ3ВМ и ОЗБ 39, ПЗБ 40, Внутренняя магистраль вычислителя образуется при поразрядном обьединении информационных входов регистра 37 и ОЗБ

39, и выходов ОЗБ 39 и ПЗБ 40. Кроме того, внутренняя магистраль совместно с портом

Р2 ОМЭВМ являются информационным выходом микропроцессорного вычислителя 7.

При этом по внутренней магистрали в блок

8 индикации осуществляется передача информации, управление которой производится через порт Р2.

Для обеспечения синхронной работы регистра 37 ОЗБ 39, ПЗБ 40 и ОМЭВМ служат выходы PSEN и ALE/PROG ОМЭВМ, которые соединены с входами дешифратора

36. По первому выходу дешифратора 36 (ALE), подключенного к тактовому входу регистра 37, производится стробирование записи адреса опрашиваемой ячейки одного из запоминающих устройств. Сигналом с второго (WR) и третьего (RD) выходов де1751685

10 шифратора 36, соединенных с входами разрешения соответственно записи и чтения информации, осуществляется управление работой ОЗБ 39. Для разрешения доступа к

ПЗБ 40 предназначен четвертый (РМЕ) выход дешифратора 36, который подключен к управляющему. входу ПЗБ 40. Кроме того, выход ALE дешифратора 36 соединен с входом счетного триггера 38, прямой выход которого является управляющим выходом микропроцессорного вычислителя 7. Адресные входы ОЗБ 39 и ПЗБ 40 объединены и подключены к выходу регистра 37.

Рассмотрим принцип действия предлагаемого устройства для измерения мощности.

Ток!(с) (фиг. 4,а) исследуемой цепи по первому входу устройства подается на преобразователь 1 ток — напряжение (фиг. 1), которым он преобразуется в пропорциональное падение напряжения

Ьф= Ki l(t), где Ki — коэффициент передачи преобразователя 1 ток — напряжение, Напряжение U (t) с выхода преобразователя .1 ток — напряжение поступает на сигнальный вход АЦП 3. Напряжение U(t) (фиг,4.а) исследуемой цепи по второму входу устройства подается на сигнальный вход

АЦП 4 и на первый сигнальный вход блока 2 управления,. В исходном состоянии АЦП 3 и

4 находятся в ждущем режиме и в режим преобразования они переводятся импульсами запуска, поступающими на их входы запуска, объединенные между собой, с первого выхода блока 2 управления, Работа устройства протекает в два этапа: на первом этапе с помощью АЦП 3 и 4 получают коды мгновенных значений тока и напряжения U(t) и записывают их в ОЗБ 5 и

6; на втором этапе по этим кодам с помощью микропроцессорного вычислителя 7 определяют все измеряемые величины.

Первый этап измерений начинается по сигналу "Пуск", формируемому в блоке 2 управления при нажатии кнопки 34 "Пуск" (фиг.2). При этом на выходе формирователя

33 импульса генерируется импульс, который поступает на шину сброса для установки устройства в исходное состояние и на элемент 26 задержки. Импульсом сброса вычитающий счетчик 23, регистр 24 и счетчик 25 импульсов обнуляются,в вычитающий счетчик 22 записывается число п, равное количеству точек дискретизации на период Т входных сигналов. Коэффициент деления L делителя 21 частоты равен числу периодов, через которое задается каждый очередной момент дискретизации tq, начиная с первого:

tq=q А t+(q-1} LT, q-1,п, где A t=T/и.

При L=O, т.е, при дискретизации сигналов эа период Т, величина A t представляет интервал или шаг дискретизации. Однако в исходном состоянии в делитель 21 частоты записывается число (2 -1), где I — его разряд1 йость, т.е. в него записано максимальное

10 моменты перехода этого напряжения через нулевые значения из отрицательной обла30 сти в положительную формируются короткие импульсы (фиг.4,б), но через элементы И

11 и 12 они не проходят.

Через время задержки, задаваемое элементом 26 задержки и выбираемое из условия завершения переходных процессов при

35 установке схемы в исходное состояние, импульс "Пуск" (фиг.4,в) поступает на вход установки триггера 15 и переключает его в единичное состояние, открывая элемент И

11 для прохождекия импульсов с нуль-органа 9, Первый же импульс V1 (фиг. 4,б), поступающий с выхода нуль-органа 9 через элемент И 11 на счеткый вход триггера 17, устанавливает его в единичное состоякие.

Сигналом высокого уровня с прямого выхо45 да триггера 17 отрывается элемент И 13, и импульсы образцовой частоты f< с выхода генератора 10 подаются на делитель 20 частоты, выходные импульсы которого накапливаются счетчиком 25 импульсов. Второй выходной импульс V2 (фиг.4,б) нуль-органа

9. поступающий через открытый элемент И

11 на счетный вход триггера 17, возвращает этот триггер в исходное нулевое состояние.

55 Сигналом низкого уровня с прямого выхода триггера 17 элемент И 13 закрывается. За время. открытого состояния элемента И 13, равное периоду Т входных сигналов устройчисло (или все его триггеры установлены в единичное состояние).

Коэффициент деления делителя 20 частоты устанавливается равным и.

15 Коэффициенты п,L могут быть как постоянными (тогда они "зашиваются" жестко или схемно), так и переменными (устанавливаются переключателями "с передней панели прибора).

20 Триггеры 15 — 19 блока 2 управления импульсов сброса устанавливаются в нулевое состоние и сигналами низкого уровня с прямых выходов триггеров 15- 18 закрыты соответственно элементы И 11 — 14.

25 Напряжение U(t) по йервому сигнальному входу блока 2 управления поступает на вход нуль-органа 9, на выходе которого в

1751685

12 ства, на делитель 20 частоты поступает чис.ло импульсов йт (фиг. 4,г), равное:

Мт=т о, а в счетчик 25 импульсов записывается число импульсов N (фиг.4,д), равное:

N =Йт/n =

Т о и

Сигнал высокого уровня с инверсного выхода триггера 17 подается на вход сброса, триггера 15, на вход элемента 27 задержки и на первый вход элемента ИЛИ 32. Триггер

15 возвращается в исходное нулевое состояние, закрывая элемент И 11 для прохождения выходных импульсов нуль-органа 9. С выхода элемента ИЛИ 32 сигнал поступает на вход записи регистра 24, а также через элемент 28 задержки и элемент ИЛИ 31 — на вход записи вычитающего счетчика 23. Этим сигналом код N переносится сначала со счетчика 25 импульсов в регистр 24, а затем с некоторой Задержкой, определяемой временем записи числа в регистр 24, код N из регистра 24 записывается в вычитающий счетчик 23, После этого сигнал с элемента

27 задержки поступает на вход установки триггера 16, устанавливая его в единичное состояние. Сигналом высокого уровня с прямого выхода триггера 16 открывается элемент И 12 для прохождения через него импульсов с выхода нуль-органа 9, Дальнейшая работа блока 2 управления зависит от частотного диапазона входных сигналов и имеет два режима: "НЧ" (низкие частоты) и "ВЧ" (высокие частоты). Эти режимы устанавливаются переключателем 35.

Рассмотрим каждый из этих режимов.

В режиме "ВЧ" переключатель 35 находится в положении I, В этом случае вход установки триггера 18 переключающим контактом 35-1 соединен с выходом делителя 21 частоты, второй вход элемента ИЛИ 31 переключающим контактом 35-2 и точка, объединяющая второй вход элемента ИЛИ 32 и первый вход элемента ИЛИ 29, переключающим контактом 35-3 соединены с выходом займа вычитающего счетчика 23. Первый же импульс V3 с выхода нуль-органа 9, поступающий в момент времени to> (фиг. 4,б) через открытый элемент И 12 обнуляет делитель

21 частоты и на его выходе формируется импульс, который устанавливает в самом делителе коэффициент деления L и по входу установки переключает триггер 18 в единичное состояние. Сигналом высокого уровня с прямого выхода триггера 18 открывается элемент И 14, и импульсьг частотой 4о с генератора 10 образцовой частоты подаются на вычитающий счетчик 23 до момента его обнуления, которое наступит в момент времени t>. К этому моменту времени в вычитающий счетчик 23 поступит число импульсов

N частоты f< и на выходе займа образуется импульс запуска V» (фиг,4,е), который подается по первому выходу блока 2 управления

5 на объединенные входы запуска АЦП 3 и 4.

Импульс запуска V» будет расположен относительно начала отсчета to> через временной интервал

T fo Т

На входах АЦП 3 и 4 образуются коды:

Мп=КАцп Ь(с1)=КАцп К l(t>);

М01=КАЦП 0(т1)=КАЦП U(t1), где Кдцп — коэффициент передачи (или пре15 образования) АЦП;

i(ti), 0(т1) — мгновенные значения тока и напряжения в момент времени т1.

Коды Ni> и йщ с информациойных выходов АЦП 3 и 4 записываются соответственно

20 в ОЗБ 5 и 6 по сигналам "Конец преобразования", подаваемым с выходов АЦП 3 и 4 на входы стробирования записи ОЗБ 5 и 6.

Адреса ОЗБ 5 и 6 задаются кодом с информационного выхода вычитающего счетчика

25 22, подаваемым по второму выходу блока 2 управления на адресные входы ОЗБ 5 и 6. На счетный вход вычитающего счетчика 22 поступают те же импульсы запуска с выхода вычитающего счетчика 23 через элемент

30 ИЛИ 30. Кроме того, выходной импульс вычитэющего счетчика 23 через переключающий контакт 35-3 поступает; во-первых, через элемент ИЛИ 29 нэ вход сброса триггера 18, а, во-вторых, через элемент ИЛИ 32

35 .— на вход записи регистра 24 и через элемент 28 задержки и элемент ИЛИ 31 на вход записи вычитающего счетчика 23, Триггер

18 устанавливается в исходное нулевое состояние. закрывая элемент И 14, в регистр

40 24 переносится код числа N из счетчика 25 импульсов, и его показания становятся 2N; затем код числа 2N записывается в вычитающий счетчик 23. Схема находится в таком состоянии до момента поступления очеред45 ного импульса с выхода делителя 21 частоты на вход установки триггера 18. Этот импульс образуется после поступления L выходных импульсов нуль-органа 9 на вход делителя

21 частоты через открытый элемент И 12, 50 Для компактности временной диаграммы (фиг.4,е) примем &1, что означает задание каждого момента дискретизации tq через период входных сигналов, т.е, на каждом периоде получают только один отсчет мгно55 венных сигналов (t) и 0(т). В этом случае с поступлением очередного импульса V4 в момент времени t02 (фиг, 4,б) с нуль-органа 9 на вход делителя 21 частоты на выходе последнего образуется импульс, который уста1751685

Так продолжается до момента задания 40 всех и точек дискретизации tq или импульсов запуска на выходе вычитающего счетчика 23, после чего вычитающий счетчик 22 обнуляется. На его выходе займа образуется импульс, поступающий на вход сброса 45 триггера 16 и на вход установки триггера 19.

Триггер 16 возвращается в исходное нулевое состояние. закрывая элемент И 12. Триггер 10 переключается в единичное состояние и сигнал высокого уровня,с его прямого выхода, являющегося третьим выходом блока 2 управления, подается в микропроцессорный вычислитель 7 по его управляющему входу. Сигналом низкого уровня с прямого выхода триггера 18, установленного в нулевое состояние, закрывается элемент И 14. На этом работа блока 2 управления прекращается и завершается первый этап измерений. В ОЗБ 5 и 6 будут навливает триггер 18 по его входу установки в единичное состояние, открывая элемент И

14. Импульсы частоты fo с генератора 10 поступают через открытый элемент И 14 на счетный вход вычитающего счетчика 23 до

его обнуления, при котором на его выходе займа образуется второй импульс запуска

ЧЗ2 (фиг. 4,е). Он будет расположен относительно опорного момента времени toz через временной интервал

2N/fo = 2.— = 2Ж.

2Т1о T .О ГИО и

Импульс запуска V3z выполняет те же операции, что и импульс запуска V». При этом в регистре 24, а затем в вычитающем счетчике 23 будет записан код числа 3N и очередной импульс запуска V>a на его выходе будет сформирован относительно опорного момента времени тоз через временной интервал

ЗИ/fo = — = ЗЬт .

3Tfo п о

В дальнейшем работа блока 2 управления повторяется аналогично предыдущему и импульсы запуска будут формироваться в моменты времени тя, отстоящие от начала каждого очередного периода на qAt, что соответствует интервалу дискретизации h,t, в то время как точки дискретизации распределены через один период входных сигналов, При другом числе L работа блока 2 управления сохраняется, отличие состоит в том; что импульсы на выходе делителя 21 частоты образуются через L выходных импульсов нуль-органа 9 и тем самым на L периодов смещаются опорные моменты времени toz, тоз..., to>.

35 записаны коды Nlq и NUq, q=1,п, мгновенных значений тока I(t) и напряжения U(t).

В режиме "НЧ" переключатель 35 устанавливается в положение II. В данном режиме моменты дискретизации tq задаются за один период входных сигналов (фиг.4,ж). До момента времени t< (формирования первого импульса запуска V») устройство и его блок

2 управления работают аналогично, отличие состоит только в том, что на вход установки триггера 18 импульс нуль-органа VÇ поступает с выхода элемента И 12 через переключающий контакт 35-1. Основное отличие в работе устройства обусловлено формированием остальных импульсов запуска Чя, Чзз,...,V> на выходе вычитающего счетчика

23, которые следуют с шагом дискретизации ,Й. Для обеспечения этого временного интервала в регистре 24 сохраняется записанное в нем число импульсов N, так как цепь записи кода в регистр 24 из счетчика 25 импульсами Чз2, Чзз,...,Чэп с выхода займа вычитающего счетчика 23 через переключающий контакт 35-3 разорвана. И это число импульсов N теми же импульсами V>z, Ч з„,V3> с выхода займа вычитающего счетчика 23 через замкнутый переключающий контакт 35-2 и элемент ИЛИ 31 записываются в вычитающий счетчик 23. На счетный вход вычитающего счетчика 23 импульсы образцовой частоты f> с выхода генератора 10 подаются через открытый элемент И14 непрерывно в течение всего периода Т входных сигналов, ограниченного импульсами

V3 и Ч4 с выхода нуль-органа 9 (фиг. 4,ж).

Элемент И 14 открыт в этом интервале сигналом высокого уровня с прямого выхода триггера 18, так как этот триггер остается в единичном состоянии до момента формирования импульса Ч п на выходе займа вычитающего счетчйка 23. Все остальные импульсы V», V3z,...,Va(<->) на триггер 18 не воздействуют,как в предыдущем. режиме, поскольку переключающим контактом 35-3 разорвана их цепь. поступЛения через элемент ИЛИ 29 на вход сброса этого триггера.

В момент времени сл формирования последнего импульса V (фиг,4,ж) на выходе займа вычитающего счетчика 23 обнуляется вычитающий счетчик 22, и, как и в предыдущем режиме, импульсом с его выхода займа триггер 16 устанавливается в исходное состояние, закрывая элемент И 12, а триггер 19 переключается в единичное состояние. При этом сигналом высокого уровня с его прямого выхода, поступающим через элемент

ИЛИ 19 на вход сброса триггера 18, последний устанавливается в исходное состояние, закрывая элемент И 14. Этот же сигнал по третьему выходу блока управления подает15

1751685

16 ся на управляющий вход микропроцессорного вычислителя 7.

Как и в первом режиме, на этом завершается первый этап smporo режима и начинается второй этап работы устройства, на котором микропроцессорным вычислителем 7 осуществляется определение требуемых измеряемых характеристик, Сигнал с прямого выхода триггера 19, поступающий в микропроцессорный вычислитель 7, переводит его в рабочий режим.

При этом с приходом тактирующего импульса по выходу PME дешифратора 36, который фактически преобразует управляющие кодовые комбинации на выходе ОМ 3ВМ, последовательно такт за тактом из ПЗБ 40 считываются коды команд, определяющие алгоритм работы OM 3BM 40: Запись, хранение и считывание промежуточных результатов осуществляются в ОЗБ 39, причем запись информации стробируется по выходу WR дешифратора 36, а считывание — по его выходу RO. Адрес ячейки памяти (ОЗ Б 39 или ПЗБ 40) формируется в OM ЭВМ и. по команде с выхода ALE дешифратора 36 записывается в регистр 37, в котором происходит его хранение. Все управляющие сигналы (ALE, WR, R0, и PME) являются взаимоисключающими, поэтому организация обмена данными между внутренними узлами микропроцессорного вычислителя 7 производится программным путем при работе OM 3BM, Такая работа микропроцессорного вычислителя 7 является стандартной и дополнительных пояснений не требует.

При работе микропроцессорного вычислителя 7 первоначально производится считывание кодов N q и Nuq, q=1,п, из ОЗБ 5 и

6, а затем их обработка, Чтение кодов N>q и

Nuq микропроцессорным вычислителем 7 осуЩествляется по его первому и второму информационным входам. При этом адреса ячеек 036 39. в которые записывается очередная пара кодов Niq и йц для некоторого значения q в диапазоне q=1,п, формируются

OM Э BM. Установка этих адресов s регистре

37 сопровождается тактовым импульсом с выхода ALE дешифратора 36. При смене каждой пары адресов, что соответствует перезаписи кодов с двух входов микропроцессорного вычислителя 7, на выходе счетного триггера 38 образуется импульс, который по управляющему выходу микропроцессорного вычислителя 7 подается по второму входу блока 2 управления через элемент ИЛИ 29 на счетный вход вычитающего счетчика 22.

С приходом каждого импульса этим счетчиком последовательно формируются адреса всех пчисел,,записанных в ОЗБ 5 и 6, По завершении цикла перезаписи первый и второй информационные входы микропроцессорного вычислителя 7 программно отключаются и он переходит к последова5 тельному вычислению следующих энергетических характеристик: активная мощность

1 Ь

Np= — д N q Nuq= я=1 и

=«>un — „д (МФ) =К Р п,41 реактивная мощность

15 Na =-„2, NiqMu(qyg=

"ч — — 1

1 Ф

= %КАцп — i(tq) U(tq+ — ) = Kp О, Т

nq =1

4 где коды Nuq выводятся программно из ОЗБ б со сдвигом на n/4 адресов по отношению к кодам Niq из ОЗ 6 5; что эквивалентно фазовому сдвигу на л/2 напряжения и тока, необходимому для определения реактивной мощности: полная мо ность .Ns = д ц =Кр /р2 д2 =К $; коэффициент мощности

Np P

Ncosp = = — = С0$ р;

30.

Ns S величина

Иа

sing=

N$

Кроме того, могут быть определены

35 среднеквадратические (действующие) значения напряжения и тока, средние значения напряжения и тока, средние по модулю (средневыпрямленные) значения напряже- . ния и тока, сдвиг фаз по известным форму40 лам.

Таким образом, использование предлагаемого устройства при построении цифровых универсальных измерителей мощности позволяет уменьшить их время измерения и

45 расширить функциональные возможности, что обеспечивает повышение производи тельности и надежности измерений, упрощение процесса измерения и получение экономического эффекта, Формула изобретения

1. Устройство для измерения мощности, содержащее первый и второй аналого-цифровые преобразователи, преобразователь ток — напряжение, блок управления, блок

55 индикации, микропроцессорный вычислитель. оперативный запоминающий блок, при этом сигнальный вход первого аналогоцифрового преобразователя соединен через преобразователь ток — напряжение с первым входом устройства, о т л и ч а ю1751685

10

40 щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в низкочастотном диапазоне и расширения функциональных возможностей за счет изменения полной мощности, коэффициента мощности соз р и величины з! пф в него введен второй оперативный запоминающий блок. причем ин,формационные выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей сое. динены соответственно с информационными входами первого и второго оперативных запоминащих блоков, а выходы "Конец преобразования" аналого-цифровых преобразователей подключены к входам стробирования записи соответствующих оперативных запоминающих блоков. адресные входы которых объединены в общую шину, подключенную к второму выходу блока управления, а выходы первого и второго оперативных запоминающих блоков соединены с первым и вторым информационными входами микропроцессорного вычислителя, который своим управляющим входом подключен к третьему выходу блока управления, управляющим выходом соединен с вторым входом блока управления, а информационным выходом подключен к входу блока индикации, причем сигнальный вход второго аналого-цифрового и реобразователя объединен с первым входом блока управления и подключен к второму входу устройства, а входы запуска аналого-цифровых преобразователей соединены с первым выходом блока управления.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, блок управления содержит нуль-орган, генератор образцовой частотц. йервый и второй делители частоты, первый и второй вычитающие счетчики, регистр, счетчик импульсов, первый, второй, третий. четвертйй и пятый триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И., первый. второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый, второй и третий элементы задержки, формирователь импульсов, кнопку "Пуск" и переключатель, имеющий три переключающих контакта, при этом первый вход блока управления подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, подключенных своими вторыми входами к прямым выходам соответственно первого и второго триггеров, вход установки первого триггера соединен через первый элемент задержки и формирователь импульса с кнопкой "Пуск", а вход сброса объединен с входом второго

7 элемента задержки и первым входом четвертого элемента ИЛИ и подключен к инверсному выходу третьего триггера, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И. а прямой выход — с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты и первому входу четвертого элемента И, соединенного своим вторым входом с прямым выходом четвертого триггера, выход третьего элемента И соединен через первый делитель частоты со счетным входом счетчика импульсов, а выход второго элемента И вЂ” с объединенными счетным входом второго делителя частоты и первым неподвижным контактом переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к выходу второго делителя частОты, а первый подвижный контакт соединен с входом установки четвертого триггера, подключенного своим входом сброса к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с третьим неподвижным контактом переключателя у первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи регистра и входом третьего элемента задержки, подключенного своим выходом к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым неподвижным контактом переключателя, информационный вход регистра соединен с кодовым выходом счетчика импульсов, а выход регистра порязрядно подключен к кодрвому входу первого вычитающего счетчика, соединенного своим счетным входом с выходом четвертого элемента И, входом записи — с выходом третьего элемента ИЛИ, а выходом займа— с объединенными первым выходом блока управления, вторым и третьим подвижными контактами переключателя и первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного своим вторым входом к второму входу блока управления, а своим выходом —. к счетному входу второго вычитающего счетчика, информационный выход которого соединен с вторым выходом блока управления, а его счетный вход подключен к входу сброса второго триггера, соединенного своим входом

50 установки с выходом второго элемента задержки, и входу установки пятого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и третьему выходу блока управления, прямой выход

55 второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И.

1751685

1751685