Устройство для измерения мощности, выделяющейся на нелинейном элементе электрической цепи

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>789846

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29.12.78 (21) 2703521/18-21 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 231280. Бюллетень Йо 47

Дата опубликования описания 25. 12. 80 р )м. к .

G 0 l R 21/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. .317.7(088.8) (72) Автор изобретения

В. Ф. Сибиченков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ, ВЬЩЕЛЯЮЩЕЙСЯ HA НЕЛИНЕЙНОМ ЭЛЕМЕНТЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле технических характеристик функционирующих полупроводниковых приборов.

Известно устройство для измерения мощности, содержащее делитель напряжения и датчик тока, подключенные к логарифмическим усилителям, связанным, в свою очередь, с сумматором,Выходное напряжение в устройстве представляет собой величину,пропорциональную логарифму измеряемой мощности, так что для получения непосред- 15 ственного значения последней выходной сигнал сумматора подвергают потенцированию 1Ц

Недостатки известного устройства заключаются в низкой точности и 20 значительной сложности наладки. Весьма,продолжительным в конечном счете оказывается и результирующее время измерения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения мощности, выделяющейся на нелинейном элементе электрической цепи, содержащее делитель напряжения и трансформатор 30 тока, включенные соответственно параллельно с последовательно соединенным нелинейным элементом, промежуточный усилитель, осциллограф с усилителем вертикально-отклоняющих пластин (2).

Недостаток укаэанного устройства связан с невысокой точностью измерения, обусловленной погрешностью используемого в устройстве блока перемножения электрических величин.

Цель изобретения — повышение точности измерения мгновенной мощности.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для измерения мощности на нелинейном элементе электрической цепи, содержащее делитель напряжения и трансформатор тока, включенные соответственно параллельно и последовательно с нелинейным элементом, промежуточный усилитель, осциллограф с усилителем вертикально отклоняющих пластин, введены генератор импульсов, кольцевой счетчик, дискретный переключатель, цифро-аналоговый преобразователь, блок сравнения и формирователь импульсов, причем выход генератора импульсов соединен со входом кольце789846 ного счетчика, информационный вход дискретного переключателя подключен к выходу трансформатора тока, управляющие входы — к выходам кольцевого счетчика, а выход через промежуточный усилитель — ко входу усилителя вертикально отклоняющих пластин осциллографа, входы цифро-аналогового преобразователя соединены с выходами кольцевого счетчика,. а выход с одним иэ входов блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу делителя напряжения, а выход через формирователь импульсов к модуляторному входу осциллографа, На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства для измерения мощности, выделяющейся на нелинейном элементе электрической цепи.

Устройство состоит иэ делителя

1 напряжения, трансформатора 2 тока, генератора 3 импульсов, кольцевого счетчика 4, дискретного переключателя 5, цифро-аналогового преобразователя 6, блока 7 сравнения, формирователя 8 импульсов, промежуточного усилителя 9 постоянного тока и осцил:лографа 10. На схеме показан также нелинейный элемент 11, подключенный через нагрузку 12 к шинам 13 и 14 питания.

Устройство работает следующим образом.

Измерения производятся при периодических нключениях и выключениях нелинейного элемента 11. При включении нелинейного элемента 11 через первичную обмотку трансформатора 2 тока начинает протекать ток. Вследствие этого на выходе дискретного переключателя 5 возникает напряжение, которое через промежуточный усилитель 9 поступает на вход усилителя вертикально отклоняющих пластин осциллографа 10. Коэффициент передачи переключателя 5 определяется двоичным кодом на выходе кольцевого счетчика 4.

Развертка по горизонтальной (временной) оси осциллографа 10, синхронизируется от цепи делителя 1 напряжения, либо от трансформатора 2 тока.

При отсутствии сигнала на выходе формирователя 8 траектория электронного луча на экране осциллографа, 10 не должна наблюдаться. В тот момент, когда величина напряжения с выхода цифро-аналогового преобразователя 6 становится равной величине напряжения с выхода делителя 1 напряжения, срабатывает блок 7 сравнения, который своим выходным перепадом напряжения воздействует на формирователь 8 импульсов.

Формирователь 8 импульсон формирует одиночный короткий импульс и на экране осциллографа 10 высвечивается точка. По гори >онтали координата точки со ответствует времени от начала раз— нертки луча до момента срабатынания блока 7 сравнения.

Вертикальная координата высвеченной точки отображает мгновенное значение измеряемой мощности. Для этого выразим величину напряжения на выходе усилителя 9 через коэффициенты передачи и предыдущих функциональных узлов. Допустим, что кольцевой © счетчик 4 имеет и+1 выходов (0 ,Qn), причем каждый выход счетчика управляет коэффициентом передачи переключателя 5 со своим весовым коэффициентом (2 ...2 ). Тогда нап15 ряжение U „, . на выходе усилителя 9 будет

"алых = 1х К<> K Kg (1) где lK — ток в цепи нелинейного элемента 11; К„ — коэффициент пеЯ редачи усилителя 9; К вЂ” коэффициент передачи (преобразования тока в напряжение) дискретного переключателя 5; К z — коэффициент трансформации трансформатора 2 тока. д Коэффициент К можно записать в виде («о2 0." 2 + +<1" 7 ) (2) где Q. может принимать значение либо

О, либо 1.

Подставляя (2) в (1), получим

В момент срабатывания блока 7 сравнения напряжение на выходе делителя 1 равно напряжению, <.нимаемому

3 с выхода цифра-аналогового преобразователя 6, т.е.

О К 6 где О>< — напря>кение на нелинейном элементе 11; К, — коэффициент пере4 дачи делителя 1; Вь — напряжение на выхоп цифро-аналогового преобразонателя 6, Поскольку выходное напряжение цифро-аналогового преобраэов.теля 6 является величиной, прямопроп<,р45 циональной коду на его входах, т.е. коду на выходах счетчика 4, то можно записать

1>хк.> 1<ь((-)î2 +О 2 + +Q„2 ) (4) где Кь — коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя 6 ° (пропорциональности между напряжением на выходе преобразователя и кодом на его входе).

Определяя иэ (4) сумму, заключенную в скобки, и подставляя найденное значение в (3), получим

"ВЫх XU Ê9 " К к

А

ЬЫХ X <> . K x ь где К = К, К> К .— — ко.. Ффици нт про1 ч порциональности.

789846

15

25

35

Таким образом, вертикальная координата высвечена на экране осциллографа 10, точки оказываются прямопропорциональными мгновенному значению мощности, выделяющейся на нелинейном элементе 11.

После того, как с выхода генератора 3 импульсов придет следующий импульс, код на выходе кольцевого счетчика 4 изменится и, следовательно, изменится коэффициент передачи переключателя 5, а также напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя б. Сравнение напряжений произойдет в другой момент времени и на экране осциллографа 10 будет высвечена другая точка, соответствующая новому значению измеряемой мощности. При помощи последовательности импульсов с выхода генератора 3 восстанавливается вся кривая мгновенной мощности, выделяющейся на нелинейном элементе 11. Работа генератора 3 импульсов может быть зафиксирована, как уже отмечалось, от фронта импульса тока со вторичной обмотки трансформатора 2 тока либо от фронта напряжения, снимаемого с делителя 1 напряжения. Кроме того, синхронизация может быть осуществлена с выхода формирователя

8 импульсов.

В предложенном устройстве вся кривая мгновенной мощности восстанавливается по ее значениям в отдельные моменты времени, причем каждое значение измеряется за один период работы нелинейного элемента 11. Скорость измерения ограничивается лишь временем срабатывания блока 7 сравнения и полосои пропускания трансформатора 2 тока. Благодаря дискретному изменению коэффициента передачи по току достигается высокая точно ..ть измерения в широком диапазоне изменения гоков.

Формула изобретения устройство для измерения мощности, выделяющейся на нелинейном элементе электрической цепи, содержа щее делитель напряжения и трансформатор тока, включенные соответственно параллельно и последовательно с нелинейным элементом, промежуточный усилитель, осциллограф с усилителем вертикально отклоняющих пластин, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены генератор импульсов, кольцевой счетчик, дискретный переключатель, цифроаналоговый преобразователь, причем выход генератора импульсов со входом кольцевого счетчика, информационный вход дискретного переключателя подключен к выходу трансформатора тока, управляющие входы — к выходам кольцевого счетчика, а выход через промежуточный усилитель — ко входу усилителя вертикально отклоняющих пластин осциллографа, входы цифро-аналогового преобразователя соединены с выходами кольцевого счетчика, а выход — с одним из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу делителя напряжения, а выход через формирователь импульсов — к модуляторному входу осциллографа, Источники информациир принятые во внимание при экспертизе

1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины. M., "Вьк-шая школа", 1972, с. 317-319.

2. Бунаков В.Л. и др. Исследование динамических потерь в силовых переключающих схемах. В сб.: Труды

Московского энергетического института.-Электромеханические преобразователи в аппаратах и системах управления. вып. 339, M., 3977, с. 22-27.

"89046

CocTàâèTåëü Л. Мороэов

Редактор М. Габуда Техред М.Петко Корректо H. Ивыцкая .акаэ 9031/43 Ти аж 1019 р Подписное

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 5466ква, E-35 Payutcaaa aa6. 6. 4 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4