Устройство для определения параметров переходного процесса

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Брановицкий Иван Иванович Размыслович Геннадий Иванович Мацкевич Петр Дмитриевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для определения параметров переходного процесса, содержащее входную цепь, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, дисплей, отличающееся тем,что оно дополнительно содержит масштабирующий усилитель, вход которого соединен с клеммой входной цепи, а выход - со входом дифференциатора, который подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а микроконтроллер соединен с масштабирующим усилителем, аналого-цифровым преобразователем и дисплеем по шине . Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к определению постоянной времени переходных процессов, которые могут протекать в электроэнергетическом оборудовании. Известно устройство, содержащее входную цепь, амплитудный детектор, два элемента выборки и хранения, блок синхронизации, два аналого-цифровых преобразователя 1, позволяющее измерять амплитуду установившегося переходного процесса. Недостатком данного 71222011.04.30 устройства является то, что оно не позволяет определять постоянную времени переходного процесса, значение которой является важной характеристикой, в значительной степени определяющей параметры частотно-избирательных систем и цепей. Прототипом полезной модели является устройство 2, содержащее входную цепь,аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, блок цифровой индикации -дисплей. Параметры переходного процесса, состоящего из экспоненциальной составляющей, линейно изменяющейся составляющей и постоянной составляющей, определяются по четырем мгновенным значениям переходного процесса, измеренным через равные интервалы времени от момента начала переходного процесса. Недостатком данного устройства является зависимость постоянной времени экспоненциально изменяющейся составляющей от интервала времени 1, который определяется моментом начала переходного процесса и моментом измерения первого мгновенного значения переходного процесса, в то время как последующие временные интервалы определяются только временем преобразования аналого-цифрового преобразователя, что затрудняет сделать равными между собой все четыре временных интервала. Погрешность задания первого временного интервала приводит к неточному измерению- постоянной времени переходного процесса. Синхронизация переходного процесса с началом отсчета времени требует обязательного наличия устройства синхронизации, что усложняет схемную реализацию конечного устройства. Технической задачей настоящей полезной модели является существенное повышение точности измерения параметров переходного процесса и простоты схемной реализации без привязки момента начала переходного процесса к моменту отсчета времени. Сущность полезной модели заключается в том, что она содержит входную цепь, аналогоцифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер, дисплей и дополнительно масштабирующий усилитель с дифференциатором. Вход масштабирующего усилителя соединен с клеммой входной цепи, а выход - со входом дифференциатора, выход которого далее подключен к АЦП, который подключен к микроконтроллеру и управляется им вместе с масштабирующим усилителем и дисплеем. Повышение точности измерения в предлагаемой полезной модели достигается введением масштабирующего усилителя и дифференциатора, что позволяет измерить постоянную времени переходного процесса по двум мгновенным значениям кривой скорости изменения переходного процесса во времени и заданием временного интерваламежду этими измерениями (между соседними выборками АЦП), который представляет собой разность временных интервалов 1 и 1 и тем самым не зависит от момента начала отсчета времени 1. Последнее также упрощает схемное решение предлагаемого устройства, так как снимает необходимость реализации блока синхронизации начала переходного процесса и момента отсчета времени. На фигуре представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для определения параметров переходного процесса содержит входную цепь (вход), связанную с масштабирующим усилителем 1, выход которого соединен со входом дифференциатора 2, аналого-цифровой преобразователь 3, на вход которого поступает сигнал с выхода дифференциатора 2, микроконтроллер 4, управляющий по шинемасштабирующим усилителем 1, аналого-цифровым преобразователем 3 и дисплеем 5. Работа устройства осуществляется следующим образом. На входную цепь (вход) устройства 1 подается напряжение где 0 - установившееся значение напряжения переходного процесса- значение постоянной времени переходного процесса- текущее значение времени. При этом микроконтроллер управляет коэффициентом усиления масштабирующего усилителя таким образом, чтобы уровень сигнала на выходе дифференциатора 2 не пре 2 71222011.04.30 вышал динамический диапазон входного сигнала аналого-цифрового преобразователя 3. На вход аналого-цифрового преобразователя поступает напряжение(2)АЦП УС, где УС - коэффициент усиления масштабирующего усилителя. В моменты времени 1 и 2 микроконтроллер запускает АЦП на преобразование и считывает с него значения напряжения 1(5) 2)(АЦП Логарифмируя выражение (5) после простых преобразований, получим окончательно выражение для постоянной времени переходного процесса АЦПгде 21 - интервал между выборками АЦП. Выражение (6) заносится в программное обеспечение микроконтроллера и используется для расчета . Результаты расчета отображаются на дисплее. Введение таких новых элементов, как масштабирующий усилитель 1 и дифференциатор 2, позволяет повысить точность измерения постоянной времени переходного процесса как за счет уменьшения количества точек измерения, в которых определяется текущее значение величины скорости изменения напряжения переходного процесса, так и за счет произвольности выбора этих точек, что не требует наличия дополнительного устройства синхронизации и упрощает схемную реализацию заявляемого устройства. Кроме того, данное устройство позволяет измерять постоянную времени переходного процесса при неизвестной величине амплитуды установившегося переходного процесса,что расширяет функциональные возможности устройства и увеличивает его быстродействие. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3