Преобразователь частоты в напряжение

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах частотой автоматики энергосистем для преобразования частоты и ее производной в пропорциональные выходные CHI- налы в виде напряжения. В преобразователь , содержащий формирователь 1 импульсов стабильных длительности и амплитуды, первый формирователь 3 управляющих импульсов и блок 4 запоминания , с целью расширения функциональных возможностей за счет получения дополнительного выходного напряжения, пропорционального производной входного сигнала, введены первое и второе быстродействующие устройства 2 и 7 усреднения, элемент 9 задержки, блок 5 вычитания, ключ 6 и второй формирователь 8 управляющих импульсов. 4 ил. (Л

С903 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) OO

А1 (gg)g Н 03 К 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ДО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

APH fHHT СССР (21) 4669515/24 (22) 27.03.89 (46) 07.06.91. Бюп. Р 21 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.И.Максимов и В.В.Е1амаев (53) 681.325 (088.8) (56) Розенблюм Ф.И. Измерительные органы противоаварийной автоматики энергосистем. — H, Энергоиздат, 1981, с. 104, рис.56.

Авторское свидетельство СССР

Р 671029, кл. Н 03 K 9/06, 1976. (54) ПРКОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯ)ТЕНИЕ (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и

f может быть использовано в устройствах частотой автоматики энергосистем для преобразования частоты и ее производной в пропорциональные выходные сигналы в виде напряжения. В преобразователь, содержащий формирователь импульсов стабильных длительности и амплитуды, первый формирователь 3 управляющих импульсов и блок 4 запоминания, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения дополнительного выходного напряжения, пропорционального производной входного сигнала, введены первое и второе быстродействующие устройства 2 и 7 усреднения, элемент 9 задержки, блок

5 вычитания, ключ 6 и второй формирователь 8 управляющих импульсов, 4 ил.! 654967

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовайо в устройствах частотной автоматики энергосистем для преобразования частоты и ее производной в прямо пропорциональные выходные сигналы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На Фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя частоты в наПряжение; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, на фиг. 3 — функциональная схема формирователя импульсов стабильной длительности и амплитуды; на фиг. 4— функциональная схема быстродействуюЩего устройства усреднения.

Устройство (фиг. 1) содержит форь ирователь 1 импульсов стабильной длительности и амплитуды, первое быстродействующее устройство 2 усреднения, первый формирователь 3 управляющих импульсов, блок 4 запоминания, блок 5 вычитания, ключ б, второе быстродействующее устройство 7 усреднения, второй формирователь 8 управляющих импульсов и элемент 9 задержки.

Устройство иа фиг. 3 содержит элемент 9 задержки, выполненный на конденсаторе, токоограиичивающий элемент 1О, выполненный на резисторе, счетчик 11 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ

12, кварцевый генератор 13, ключ 14.

Устройство на фиг. 4 содержит интег35 ра тор 1 5 и блок 1 б з апомина ния .

Преобразователь частоты в напряжение работает следующим образом.

В начале каждого периода контроли- pg руемой сети запускается формирователь 1 на выходе которого вырабатывается импульс стабильной длительности Т и амплитуды U . Быстродействуют щее устройство 2 усреднения, выпол- 45

Ненное на базе интегратора с запомнНающей обратной связью, выделяет среднее значение напряжения формируемой импульсной последовательности за период контролируемой сеТ, равное

U Ò f

14 То

{1»

1 сР< Т О о e4 вх

Как видно из выражения (1), выходное напряжение быстродействующего устройства 2 усреднения будет прямо пропорционально частоте f „контролируемой сети. В конце каждого периода иа выходе формирователя 3 нырабатывается кратковременный управляющий импульс, что обеспечивает перенос значения выходного напряжения устройства

2 усреднения в блок 4 запоминания.

Переносимое при этом напряжение будет прямо пропорционально частоте пред-! шествующего периода сети . Посл е чего на выходе элемента 9 задержки также вырабатывается кратковременный импульс, в результате чего на выходе устройства 2 усреднения устанавливается напряжение прямо пропорциональное частоте текущего периода. Блок 5 вычитания выделяет разность напряжений, пропорциональных частотам текущего и предшествующего периодов сети.

При этом величина выходного напряжения блока 5 вычитания будет зависеть . от скорости изменения контролируемой частоты, т.е. от ее производной. Однако, пропорциональность этой зависимости будет нарушаться из-за погрешности, обусловленной неравенством длительностей предшествующего и текуцего периодов сети.

Определим значение этой погрешности, предположив, что частота входного напряжения изменяется по линейному закону (фиг. 2), При этом разность частот текущего f è предшествующего

Е „, периодов сети (фиг. 2) будет равна о я и = КТ!!» (2) где К вЂ” коэффициент, определяющий скорость изменения контролируемой частоты, т.е. производную частоты.

Из выражения (2) с учетом (1) получим значение выходного напряжения

Uhf„ блока 5 вычитания, равное

Цьй „= UOT6KT (3)

При линейном законе изменения частоты величина производной должна быть равна постоянной величине. Однако, как следует из выражения (3), выходное напряжение ПАЙ„ блока 5 вычитания будет изменяться„ т.е. в значение выходного напряжения, пропорционального производной, будет вноситься ошибка, Величина вносимой при этом ошибки, как видно из выражения (3), будет прямо пропорциональна длительности периода Т> контролируемого сигнала.

Для устранения указанной ошибки значение выходногс напряжения блока

» через ключ е лскключается ка вее5 165496 7 мя Т, задаваемое формирователем 1, к входу второго быстродействующего устройства 7 усреднения, к второму входу которого прикладываются кратковременные управляющие импульсы, вырабатываемые в моменты окончания импульса стабильной длительности Т, и амплитуды П . В результате чего выходное напряжение U < быстродействующего устройства 7 усреднения будет равно ср.2

U Т2К.

БЬХ Т ИоТоКТпТо (4) Как видно из выражения (4), выходное напряжение быстродействующего устройства 7 усреднения будет прямо пропорционально производной частоты контролируемого сигнала. То есть погрешность, содержащаяся в значении выходного напряжения блока 5, будет устраняться.

В случае изменения частоты контролируемого сигнала по любому другому закону (экспоненциальному, синусоидальному и др.) в выходном напряжении блока 5 вычитания также будет содержаться аналогичная погрешность, обусловленная неравенством длительностей предшествующего и текущего периода контролируемой сети, а в значении выходного напряжения быстродействующего устройства 7 усреднения ука- 1 занная погрешность будет аналогично устраняться.

Таким образом, устройство позволяет преобразовать частоту контролируемой сети, а также ее производную

I в прямо пропорциональные выходные напр яж ения .

Формула из обр ет ение

Преобразователь частоты в напряже-. ние, содержащий формирователь импульсов стабильных длительности и амплитуды, вход которого объединен с входом первого формирователя управляющих импульсов и является входной шиной, выход первого формирователя управляющих импульсов соединен с управляющим входом блока запоминания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первое и второе быстродействующие устройства усреднения, элемент задержки, блок вычитания, ключ и второй формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющим входом

1 второго быстродействующего устройства усреднения, а вход объединен с управляющим входом ключа, с информационным входом первого быстродействующего устройства усреднения и подключен к выходу формирователя импульсов стабильных длительности и амплитуды, выход второго быстродействующего устройства усреднения является выходной .шиной, а вход подключен к выходу ключа, информационный вход которого соединен с выходом блока вычитания, первый вход которого подключен к выходу блока запоминания, а второй вход объединен с информационным входом блока запоминания и подключен к выходу первого быстродействующего устройства усреднения, управляющий вход которого через элемент задержки подключен к выходу первого формирователя управляющих импульсов.

1654957

1654967

Составитель Ю.Спиридонов

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор A.Обручар

Заказ 1958 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

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