Устройство для измерения скорости изменения переменного напряжения
Использование: в электроизмерительной технике и автоматике, в системах управления электрооборудованием различного назначения. Сущность изобретения; устройство для измерения скорости изменения переменного напряжения содержит пороговый элемент 1, умножитель 2 частоты на 4, Т-триггер 3, модулятор 4, первый 5 и второй 12 сумматоры по модулю два, первый 6 и второй 9 формирователи импульсов сброса, инвертор 7, первый 8 и второй 10 интеграторы со сбросом, коммутатор 11, элемент 13 выборки-хранения. 2 ил.
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з G 01 R 19/12
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
)СО (С) ! ()
С) (21) 4835345/21 (22) 05.06.90 (46) 07,12.92. Бюл. ¹ 45 (71) Владимирский политехнический институт (72) С.И.Малафеев (56) Авторское свидетельство СССР
¹1485142,,кл. 6 01 R 19/12, 26.04.82.
Авторское свидетельство СССР
N 151717, кл, G 01 R 19/10, 14.04.62. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах управления электрооборудованием различного назначения, Цель изобретения — повышения быстродействия устройства.
На фиг,1 приведена функциональная схема устройства для измерения скорости изменения переменного напряжения; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его действия.
Устройство для измерения скорости изменения переменного напряжения содержит пороговый элемент 1, yMi ожитель 2 частоты на 4, T-триггер 3, модулятор 4, первый 5 и второй 12 сумматоры по модулю два, первый 6 и второй 9 формирователи импульсов сброса, инвертор 7, первый 8 и второй
10 интеграторы со сбросом, коммутатор 11 и элемент 13 выборки-хранения, При этом вход устройства соединен с входом модулятора 4, который соединен с последовательно включенным первым интегратором 8, . Ы 1780030 Al (57) Использование: в электроизмерительной технике и автоматике, в системах управления электрооборудованием различного назначения. Сущность изобретения; устройство для измерения скорости изменения переменного напряжения содержит пороговый элемент 1, умножитель 2 частоты на 4, T-триггер 3, модулятор 4, первый 5 и второй 12 сумматоры по модулю два, первый 6 и второй 9 формирователи импульсов сброса, инвертор 7, первый 8 и второй 10 интеграторы со сбросом, коммутатор 11, элемент 13 выборки-хранения. 2 ил. размыкающим контактом коммутатора 11 и элементом 13 выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с первым входом второго сумматора 12 по модулю два, входом Т-триггера 3 и выходом умножителя
2 частоты на 4, вход которого соединен с выходом порогового элемента 1 и первым входом первого сумматора 5 по модулю два, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора 12 по модулю два, прямым выходом Т-триггера 3 и входом первого формирователя 6 импульсов сброса, выход которого соединен с входом сброса первого интегратора 8, выход первого сумматора 5 по модулю два соединен с управляющим входом модулятора 4, вход которого соединен с входом порогового элемента 1, а выход — с последовательно соединенными инвертором 7, вторым интегратором 10 и замыкающим контактом коммутатора 11, управляющий вход которого соединен с выходом второго сумматора 12 по модулю два, а вход сброса второго интегратора 10 соединен с выходом второго фор1780030
0 = j (t) sin (> t, 06 =
Ue при Ue<>0;
0 при О х<О, 01= (2) 25
01г = мирователя 9 импульсов сброса, вход котороо соединен с инверсным выходом Т-триггера
3, выход элемента 13 выборки-хранения соединен с выходом устройства.
Устройство для измерения скорости изменения переменного напряжения работает следующим образом.
На входе устройства действует модулированный по амплитуде гармонический сигнал где j (t) — модулирующая функция; ъ = 2л /Т вЂ” частота переменного напряжения;
Т вЂ” период.
Этот сигнал поступает на вход noporo8ol.о элемента 1, выходное напряжение которого имеет вид последовательности прямоугольных импульсов где Ue = сопя — напряжение, соответствующее уровню логической единицы, Сигнал Ui с выхода порогового элемента 1 поступает на вход умножителя 2 частоты на 4, который формирует последовательность прямоугольных импульсов Ог, следующих с частотой, в 4 раза превышающей частоту в входного сигнала, и амплитудой ие. Напряжение Ог с выхода умножителя 2 частоты поступает на вход
Т-триггера 3. При этом на прямом и инверсном выходах T-триггера 3 формируются импульсные последовательности соответственно:
Ue при 0<кТ/4 и Т/2 0 при Т/41/2 и ЗТ/4 Т (3) О при 0<с<Т/4 и Т/2 Оз =Ue при Т/4«Т/3 и ÇT/4<т<Т. (4) Импульсы UI (2) с выхода порогового элемента 1 поступают на первыи вход первого сумматора 5 по модулю два, на второй вход которого поступают импульсы Оз (3) с прямого выхода Т-триггера 3. В результате на выходе первого сумматора 5 по модулю два формируется сигнал 0 при 0<с<Т/4 и ÇT/4<т<Т; О„= 0е при Т!4<т<ЗТ/ . (5) Импульсы 06 с выхода перво о сумматора 5 по модулю два поступают на управляющий вход модулятора 4, коэффициент передачи которого определяется выражени5 ем 1 при 06 == U (Т/4 К4 =-1 при 06 = О (0 i0 Сигналы Оз и Оз прямого и инверсного выходов Т-триггера 3 поступают на входы соответственно первого б и второго 9 формирователей импульсов сброса, которые формируют короткие импульсы в моменты 15 времени, соответствующие передним фронтам импульсов Оз и Оз, т.е. Ue npu t = mT/2, m =О, 1, 2,...: О при гпТ/2. m = О, 1, 2„„; Ue при t = Т/4(2 m+1), m = О. 1, 2;...; О при t Т/4(2m+1), m = О, 1, 2...,. Импульсы U6 и Ug с выходов первого 6 и второго 9 формирователей импульсов сброса поступают на входы сброса соответственно первого 8 и второго 10 интеграто30 ров. 8 моменты действия импульсов U6 и Ug на входах сброса первого 8 и второго 10 интеграторов происходит их установка в начальное состояние Ua = О и UIo — О. Сигналы с прямого выхода Т-триггера и 35 выхода умножителя 2 частоты на 4 поступают соответственно на первый и второй входы второго сумматора 12 по модулю два. При этом на выходе сумматора 12 по модулю два формируются импульсы Ue при Т/8 0 при 0 7T/8< t< Т. Импульсы 01г с выхода BTopolo сумматора 12 по модулю два поступают на управляющий вход коммутатора 11. При UI; = 0 переключающий элемент коммутатора 11 50 находится в положении "а" и к информационному входу элемента 13 выборки-хранения подключаются выход первого интегратора 8 со сбросом, При 01г = Ue переключающий элемент коммутатора 11 55 находится в положении "б" и к информационному входу элемента 13 выборки-хранения подключается выход второго интегратора 10 со сбросом, Запись информации в элементе 13 вь борки-хранения осуществляется передними 1780030 U4 =25 07 = -U4 -= 0» =- (((t)sin an npu 0<с<Т/4, ЗТ/4<с<Т, 30 фронтами импульсов Uz с выхода умножителя 2 частоты на 4. С учетом логики работы коммутатора 11 в моменты времени с=mT/2, m=0,1,2,.„eустройстве 13 выборки-хранения записывается напряжение первого интегратора 8, а в моменты времени t = (2m + 1)Т/4, m = О, 1, 2„.. — выходное напряжение второго интегратора 10. Измерение скорости изменения переменного напряжения осуществляется следующим образом. Входной сигнал U» (1) поступает на информационный вход модулятора 4. Так как коэффициент передачи модулятора 4 изменяется в соответствии с выражением (6), то выходной сигнал модулятора 4 имеет вид U» = j(t)sin в t при Т/4<с<ЗТ!4; UBx = ((t)sin й) t при 0 Выходной сигнал 4 модулятора 4 поступает на вход инвертора 7, который формирует напряжение - U» =- I",((t)sin a>t при Т/4 Сигналы U4 и От с выходов модулятора 4 и инвертора поступают на входы соответственно первого 8 и второго 10 интеграторов со сбросом. Первый интегратор 8 со сбросом устанавливается в исходное состояние в моменты времени tm = mT/2; m = О, 1,2,...,т.е. при t=О, t= T/2,t=- Тит.д. Второй интегратор 10 устанавливается в исходное состояние в моменты времени tarn+I = (2m+1)T/4, т.е, при t = Т/4, с = ЗТ/4 и т.д, Следовательно, о6а интегратора 8 и 10 вы полняют интегрирование входных сигналов 04 и U7 за половину периода, но их интервалы интегрирования сдвинуты друг относительно друга на четверть периода (Т/4). При этом интегрирование сигналов осуществляется так, что в первую половину интервала измерения, равную четверти периода (Т/4) измеряемого сигнала, осуществляется интегрирование импульса QTpI цательной полярности, во вторую половину — импульса положительной полярности. В результате в конце интервала интегрирования на выходе соответствующего интегратора формируется напряжение, пропорциональное разности двух интегралов от входного сигнала за равные промежутки времени, но сдвинутые относительно друг друга на четверть периода, В моменты времени t =- Т/4 на выходе второго интегратора 10 с коэффициентом передачи К1о формируется напряжение 5 т/4 о (4) f — т/4 T/4 Ксо f г,(t)sin âtd t), которое пропорционально скорости изменения входного сигнала за интервал времени -Т/4 В момент времени t = Т/2 на выходе первого интегратора 8 со сбросом с коэффициентом переда Кв формируется напряжение Т U8() =К8) о U4(с)Ос = = Ка / j (t) Я и со t dt— тЛ вЂ” Ksf, Цс) sin aI t d t ), 35 которое пропорционально скорости изменения входного сигнала за интервал времени 0 4Q времени находится в положении "а", поступает на вход элемента 13 выборки-хранения и записывается в нем. Аналогичкые процессы происходят в момент времени с = Т. Таким образом, четыре раза за период 45 в моменты времени t = Т/4; t = Т/2; = ЗТ/4 и t = Т а элементе 13 выборки-хранения записывается сигнал, пропорциональный средней скорости изменения переменного напряжения за предшествующий интервал, 5Q равный половине периода измеряемого сигнала. Следовательно, измерение скорости изменения переменного напряжения s пред55 лагаемом устройстве осуществляется интегрированием произведения тока ка опорный прямоугольный сигнал за половину периода измеряемого напряжения, а измеренные значения поступают на выход устройства с периодом дискретизации, рав1780030 ным четверти периода измеряемого сигнала, Другим важным достоинством устройства для измерения скорости изменения переменного напряжения является его высокая помехоустойчивость, которая обьяс- 5 няется алгоритмом функционирования устройства, включающим интегрирование входного напряжения. Использование предлагаемого устройства для измерения скорости изменения пе- 10 ременного напряжения позволит повысить эффективность и качество работы автоматизированного электрооборудования различного назначения. Формула изобретения 15 устройство для измерения скорости изменения переменного напряжения, содержащее два интегратора со сбросом, коммутатор и элемент выборки-хранения, о т л и ч а ю щ е е с я т ем, что, с целью 20 повыиения быстродействия, в него дополнительно введены пороговый элемент, умножитель "àñòîòû на 4, два формирователя импульсов вброса, инвертор, два сумматора по модулю два и T-триггер, причем вход 25 устройства соединен с входом модулятора, который соединен с последовательно включенным первым интегратором, размыкающим контактом коммутатора и элементом выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, входом Т-триггера и выходом умножителя частоты на 4, вход которого соединен с выходом порогового элемента и первым входом первого сумматора по модулю два, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора по модулю два, прямым выходом Т-триггера и входом первого формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с входом сброса первого интегратора, выход первого сумматора по модулю два соединен с управляющим входом модулятора, вход которого соединен с входом порогового элемента, а выход — с последовательно соединенными инвертором, вторым интегратором и замыкающим контактом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом второго сумматора по модулю два, а вход сброса второго интегратора соединен с выходом второго формирователя импульсов сброса. вход ко-. торого соединен с инверсным выходом Ттриггера, выход элемента выборки-хранения соединен с выходом устройства. 3 ТГЯ Т2 0 т:4 C(g ХТ/4 5774 f0 Редактор Заказ 4434 Тираж -Подписное ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 +a о т в +rr Qrg о Составитель С.Малафеев Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп
