УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Область техники
Полезная модель относится к области электрических измерений и может быть использована, в частности, для дистанционного измерения тока и/или напряжения в высоковольтной цепи.
Уровень техники
Известно выбранное в качестве прототипа устройство для измерения тока, содержащее измерительный модуль и модуль обработки, связанные волоконно-оптической линией и снабженные оптическим передатчиком и фотоприемником соответственно, при этом измерительный модуль содержит источник питания (аккумулятор) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), аналоговый вход которого связан с датчиком измеряемой величины, а цифровой выход - с оптическим передатчиком [RU 2408891].
Прототип используется для дистанционного измерения тока в высоковольтной цепи: измерительный модуль - расположен на потенциале этой цепи, а модуль обработки - на потенциале земли. Длительность передаваемых измерительным модулем оптических импульсов равна длительности выходных импульсов АЦП, задаваемой формирователем тактовых импульсов, встроенным в АЦП.
Недостаток прототипа - повышенное энергопотребление, обусловленное большими энергозатратами на передачу оптических импульсов.
Раскрытие существа полезной модели
Предметом полезной модели является устройство для дистанционного измерения тока или напряжения, содержащее измерительный модуль и модуль обработки, связанные волоконно-оптической линией и снабженные оптическим передатчиком и фотоприемником соответственно, при этом измерительный модуль содержит источник питания, аналого-цифровой преобразователь, аналоговый вход которого связан с датчиком измеряемой величины, а цифровой выход - с оптическим передатчиком, формирователи тактовых импульсов и импульсов запуска, отличающееся тем, что цифровой выход аналого-цифрового преобразователя связан с оптическим передатчиком через дополнительно введенный широтно-импульсный манипулятор, выполненный с возможностью преобразования двоичных сигналов в импульсы двух неравных длительностей, сумма которых меньше периода тактовых импульсов.
Технический результат полезной модели - снижение мощности потребления.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1, приведена блок схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на входе и выходе введенного манипулятора, на фиг. 3 - пример его аппаратной реализации.
На фиг. 1 показаны измерительный модуль 1, к которому подключен датчик 2 измеряемой электрической величины (тока или напряжения), и модуль 3 обработки. Модуль 1 снабжен оптическим передатчиком 4, а модуль 3 - фотоприемником 5, которые связаны волоконно-оптической линией 6. В модуле 1 размещены источник 7 питания, АЦП 8, формирователь 9 тактовых импульсов и формирователь 10 импульсов запуска. Формирователи 9 и 10 подключены к соответствующим входам (тактовому входу 11 и входу 12 запуска) АЦП 8. Формирователь 9 может быть, в частном случае, встроен в микросхему АЦП. К аналоговому входу 13 АЦП 8 подключен датчик 2. К цифровому выходу 14 АЦП 8 через широтно-импульсный манипулятор 15 (вход 16, выход 17) подключен вход 18 передатчика 4. Манипулятор 15 имеет тактовый вход 19, который подключен к формирователю 9. Модуль 3 содержит блок 20 обработки данных.
Устройство работает следующим образом.
2
Формирователь 9 подает на вход 12 АЦП 8 импульсы запуска, по каждому из которых АЦП 8 производит очередной отсчет аналогового сигнала, поступающего от датчика 2. Преобразуя этот отсчет, АЦП 8 последовательно и синхронно с тактовыми импульсами, поступающими на вход 11, выдает на свой выход 14 двоичные сигналы - разряды двоичного кода, соответствующего цифровому значению отсчета аналогового сигнала. Из двоичных сигналов, поступающих на вход 16, манипулятор 15 формирует на выходе 17 импульсы длительностью Т1 (например, для сигнала двоичной единицы) и Т (например, для сигнала двоичного нуля).
1
2
2
1
1
2
1
2
На фиг. 2 в верхней строке временной диаграммы показаны сигналы (один из которых соответствует двоичной единице, а другой - двоичному нулю), поступающие с выхода 14 АЦП 8 на вход 16 манипулятора 15. В следующей строке диаграммы на фиг. 2 показаны тактовые импульсы на входе 19 манипулятора 15, а в нижней строке - импульсы на выходе 17 манипулятора 15, подаваемые на вход 18 оптического передатчика 4. Длительности импульсов T и T, формируемых манипулятором 15 на входе 18 передатчика 4, не равны. Например T=(0,2÷0,6)T), а сумма (T+T)<T, где T - период тактовых импульсов, поступающих от формирователя 9 на вход 19 манипулятора 15. Модуль 3 с помощью фотоприемника 5 принимает оптические импульсы длительностью T или T, декодирует их, определяет значения отсчетов, произведенных АЦП 8, и обрабатывает полученную измерительную информацию в блоке 20. Декодирование (преобразование импульсов в двоичный код) осуществляется в соответствии с их неравными длительностями.
Одна из возможных реализаций манипулятора 15 показана (в стандартных обозначениях) на фиг. 3.
1
2
ср
ср
ср
1
2
1
2
Передатчик 4 представляет собой импульсный усилитель накачки для лазерного диода 21, подключенного к его выходу и установленного на входе линии 6, и является основным потребителем электропитания от источника 7. Энергия, потребляемая передатчиком 4 в течение такта (т.е. за период T тактовых импульсов), практически пропорциональна длительности (T или T) импульса на входе 18 передатчика 4, а потребляемая им мощность пропорциональна усредненной длительности T таких импульсов. При равной вероятности двоичных сигналов на выходе АЦП 8 в прототипе T=0,5T, а в заявляемом устройстве T=0,5(T+T). Поскольку, согласно заявляемой полезной модели, отношение (T+T)/T меньше единицы, описанное устройство обеспечивает соответствующий выигрыш в мощности потребления.