АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Функциональная схема электронного счетчика энергии

Читайте также:
  1. A) Самопроизвольный перенос вещества через мембрану за счет энергии сконцентрированной в каком-либо градиенте.
  2. Volvo и ее маховиковая система рекуперации энергии
  3. Алгоритм и блок-схема
  4. Артерии. Морфо-функциональная характеристика. Классификация, развитие, строение, функция артерий. Взаимосвязь структуры артерий и гемодинамических условий. Возрастные изменения.
  5. Блок-схема алгоритма цикла с параметром представлена на рисунке 5.1.
  6. Виды альтернативных источников энергии
  7. Волокнистая соединительная ткань. Морфо-функциональная характеристика. Классификация. Клеточные элементы: происхождение, строение, функции.
  8. Волокнистая соединительная ткань. Морфо-функциональная характеристика. Фибробласты и их роль в образовании межклеточного вещества. Строение сухожилий и связок.
  9. Выбор типа и схема предочистки ВПУ
  10. Головной мозг. Общая морфо-функциональная характеристика больших полушарий. Миелоархитектоника. Возрастные изменения коры. Модуль как структурно – функциональная единица коры.
  11. ДВУХПОЛУПЕРИОДНАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ
  12. Двухполупериодный мостовой выпрямитель (схема Греца)

Электронный счетчик (рис. 2) состоит из трех функциональных узлов:

1) импульсного перемножающего устройства (ИЛУ);

2) импульсного интегратора (ИИ);

3) регистрирующего устройства (частотомера).

2.2.1. Импульсно-перемножающее устройство (ИПУ)

ИПУ включает в себя два основных узла: широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и амплитудно-импульсный модулятор (АИМ). Основное назначение ИПУ: сформировать на выходе импульсное напряжение UВЫХ, среднее значение которого прямо пропорционально произведению двух входных сигналов Uy и Ux, то есть мгновенной мощности P:

 

 

где Ux и Uy - амплитуды напряжений, пропорциональные соответственно току и напряжению в нагрузке; k1 и k2 - масштабные коэффициенты для этих напряжений; k: - коэффициент пропорциональности; P - мгновенная мощность.

Формирование этого напряжения в ИПУ осуществляется по описанному ниже способу «ШИМ - АИМ» следующим образом.

Пусть на входы ИПУ ХS1 и ХS2 подаются напряжения любой формы, на­пример, Ux - постоянное напряжение +5 В, пропорциональное току Iн и Uy - также постоянное напряжение +5 В, пропорциональное напряжению Uн в на­грузке, то есть

 

 

где k1 и k2 - соответствующие коэффициенты пропорциональности.

Как видно из схемы, Ux подается на узел ШИМ, а Uy - на вход узла АИМ.

В соответствии с этим, напряжение Ux подвергается процессу широтно-импульсной модуляции, то есть формируются импульсы, скважность которых, то есть отношение периода к длительности (ширине) импульса, прямо пропорцио­нальна величине напряжения Ux. В свою очередь, сформированное узлом ШИМ импульсное напряжение модулируется по амплитуде второй контролируемой ве­личиной Uy в. амплитудно-импульсном модуляторе, в результате чего конечная

амплитуда этих импульсов на выходе ИПУ оказывается прямо пропорциональной величине Uy.

 

Рис. 2. Функциональная схема счетчика:

DА1 - интегратор; DА2 - триггер Шмитта; DА3 - компаратор; DА4 - инвертор; DD1, DD2 - электронные ключи; DА5.1 - повторитель; DА5.2 - инвертор; DА5.3 - инвертирующий интегратор; DА5.4 - инвертирующий триггер Шмитта; ФНЧ - фильтр нижних частот

 

Таким образом, на выходе ИПУ формируется величина произведения двух сигналов, пропорциональная мгновенной мощности.

2.3.Принцип перемножения с помощью ШИМ-АИМ

 

Узел ШИМ представляет собой (см. рис. 2) интегратор DА1 и формирова­тель DА2 на триггере Шмитта; в нем осуществляется формирование тактовых импульсов и широтно-импульсная модуляция напряжения Ux следующим обра­зом. Триггер Шмитта (ТШ) DА2 в совокупности с интегратором DА1 функцио­нирует как мультивибратор. Независимо от входного сигнала Ux на выходе интегратора (гнездо ХS3) создаются симметричные двухполярные треугольные им­пульсы напряжения (более подробное пояснение о формировании треугольных импульсов на основе интегратора и триггера Шмитта на ОУ приведены в [8]).

Благодаря компаратору DАЗ в зависимости от величины контролируемого сигнала Ux(t) изменяется скважность сформированных прямоугольных импуль­сов на выходе ХS5 компаратора. Так осуществляется ШИМ. Из диаграмм (рис. 3) видно, что при Ux < 0 длительность t+ < t_ , а скважность

при Ux > 0 t+ > t_, а скважность Q > 2; при Ux = 0 на выходе XS5 компаратора DA3 симметричные прямоугольные импульсы со скважностью Q = 2, t+ = t_.

 

Полученный сигнал (гнездо ХS5) поступает на устройство АИМ. Ампли­тудно-импульсная модуляция этого сигнала вторым сигналом Uy (t) осуществля­ется с помощью электронного ключа DD1 и инвертирующего усилителя DА4 следующим образом: при замкнутом S2 и разомкнутом S1 контактах напряжение от источника сигнала Uy непосредственно поступает на выход электронного

ключа DD1 и на его выходном гнезде ХS6 устанавливается напряжение с амплитудой + Uy. В противоположном случае (S2 - разомкнут, S1 - замкнут) на выходе ключа окажется инвертированное напряжение с амплитудой - Uy. Таким обра­зом, на выходе электронного ключа DD1 имеют место разнополярные сигналы с одинаковой амплитудой ±Uy, скважность которых определяется ранее сформи­рованным сигналом ШИМ (гнездо ХS5'), так как ключ управляется этим сигна­лом.

Очевидно, что в общем случае среднее значение напряжения на выходе ключа DD1 будет прямо пропорционально мгновенной мощности, то есть

где Uy = k2 (t_ - t+1) - задающий скважность моделирующий сигнал ШИМ от первого контролируемого источника; t+ и t_ - продолжительности замкнутого состояния ключей S1 и S2 соответственно; k1 и k2 - масштабные коэффициенты для сигналов Ux и Uy, k - коэффициент пропорциональности; Р - мгновенная мощность.

Примечание: на рис. 3 длительность t1 соответствует положительной по­лярности, а t2 - отрицательной полярности импульсов, то есть t1 = t+; t2 = t_.

Полученное импульсное напряжение (гнездо ХS6 рис. 2) интегрируется на выходе перемножителя (гнездо ХS6') с помощью интегрирующей R-С цепи с по­стоянной времени τ = R·С ≥ 5 R·С1, большей постоянной времени цепи R-С ин­тегратора ШИМ (R - сопротивление на входе; С - емкость в цепи обратной связи интегратора на ОУ).

 

Диаграммы, поясняющие работу ИПУ при различных амплитудах Ux и Uy, представлены на рис. 4 и 5.

2.4. Импульсный интегратор (ИИ)

 

Импульсный интегратор служит для преобразования полученного в ИПУ аналогового сигнала Ucp = kP в пропорциональное число импульсов.

В состав ИИ входят повторитель DА5.1, инвертор DА5.2, электронный ключ DD2, инвертирующий интегратор DА5.3, неинвертирующий триггер Шмитта DА5.4.

Сигнал Ucp = kP, пропорциональный контролируемой мгновенной мощно­сти p(t), через повторитель DА5.1 поступает на вход 1 аналогового ключа DD2, на вход 2 которого поступает этот же сигнал с инвертора DА5.2, но противополож­ной фазы.

 

 

Аналоговый ключ DD2 управляется триггером Шмитта и в зависимости от полярности импульса на его выходе ключ подключает сигнал к входу интеграто­ра DА5.3 либо с повторителя, либо с инвертора. В соответствии с этим конденса­тор в цепи обратной связи интегратора либо заряжается, либо разряжается, за­ставляя в конце своего цикла триггер Шмитта переключаться либо в «положи­тельный», либо в «отрицательный» уровень, то есть на выходе ПНЧ формируют­ся импульсы с частотой следования (переключений), пропорциональной мгно­венной мощности p(t).

Временные диаграммы, поясняющие принцип действия импульсного инте­гратора ти (факчески преобразователя «напряжение - частота» - ПНЧ), иллюстри­руются на рис. 6.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)