PL231676B1 - Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage - Google Patents

Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage

Info

Publication number
PL231676B1
PL231676B1 PL412673A PL41267315A PL231676B1 PL 231676 B1 PL231676 B1 PL 231676B1 PL 412673 A PL412673 A PL 412673A PL 41267315 A PL41267315 A PL 41267315A PL 231676 B1 PL231676 B1 PL 231676B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
voltage
measurement
current
value
output
Prior art date
Application number
PL412673A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL412673A1 (en
Inventor
Przemysław Krzyk
Original Assignee
Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki filed Critical Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority to PL412673A priority Critical patent/PL231676B1/en
Publication of PL412673A1 publication Critical patent/PL412673A1/en
Publication of PL231676B1 publication Critical patent/PL231676B1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

W sposobie mierzy się czterokrotnie wartość chwilową napięcia na dwójniku w równych odstępach czasu Ts, które są mniejsze od 1/2 okresu T napięcia oraz mierzy się czterokrotnie wartość chwilową natężenia prądu płynącego przez dwójnik w tych samych równych odstępach czasu Ts. Kolejność wykonania czterech pomiarów wartości chwilowej napięcia na dwójniku względem czterech pomiarów wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik jest dowolna przy zachowaniu warunku, że pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik realizuje się w odstępie czasu Tp równym 1/2 odstępu czasowego Ts pomiarów wartości chwilowych prądu i napięcia, czyli Tp=1/2Ts. Na podstawie otrzymanych z pomiarów wyników oblicza się parametr pomocniczy θ, a następnie oblicza się rezystancję, reaktancję i moduł impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym. Układ zawiera multiplekser analogowy przełączający naprzemiennie na wejście przetwornika analogowo cyfrowego sygnały napięciowe wartościach proporcjonalnych do prądu dwójnika i napięcia na dwójniku, przy czym układ wykonuje naprzemiennie po jednym pomiarze wartości chwilowej prądu napięcia. Wynik pomiaru z przetwornika analogowo cyfrowego przesyłany jest do kolejki połączonych szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci, zachowujących wyniki ostatnich ośmiu pomiarów, które połączone są z układem obliczania parametrów, który oblicza wartość parametru pomocniczego θ, a następnie oblicza wartości rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdej kolejnej wartości chwilowej prądu lub napięcia.The method measures four times the instantaneous value of the voltage across the armature in equal time intervals Ts, which are less than 1/2 of the period T of the voltage, and measures four times the instantaneous value of the current flowing through the armature in the same equal intervals of time Ts. The order of the four measurements of the instantaneous value of the voltage on the branch-connector in relation to the four measurements of the instantaneous value of the current flowing through the branch-connector is arbitrary, provided that the first measurement of the instantaneous value of the voltage on the branch-connector and the first measurement of the instantaneous value of the current flowing through the branch-connector are carried out in the time interval Tp equal to 1/2 of the time interval Ts of the measurements of instantaneous current and voltage values, i.e. Tp=1/2Ts. On the basis of the results obtained from the measurements, the auxiliary parameter θ is calculated, and then the resistance, reactance and impedance modulus of the two-connector supplied with sinusoidal alternating current are calculated. The system includes an analog multiplexer that alternately switches the voltage signals proportional to the 2-wire current and 2-wire voltage to the input of the analog-to-digital converter, and the system performs alternately one measurement of the instantaneous value of the voltage current. The measurement result from the analog-to-digital converter is sent to a queue of eight series-connected buffers of memory units, storing the results of the last eight measurements, which are connected to the parameter calculation circuit, which calculates the value of the auxiliary parameter θ, and then calculates the values of resistance, reactance and impedance modulus measuring the first four instantaneous values of current and four instantaneous values of voltage, and after measuring each subsequent instantaneous value of current or voltage.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, znajdujący zastosowanie przy badaniu właściwości fizycznych elementów obwodów elektrycznych oraz właściwości elektrycznych obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego; znajdujący również zastosowanie w układach i sieciach sensorowych oraz biosensorowych (medycynie) oraz systemach energetycznych.The subject of the invention is a system for measuring the resistance, reactance and impedance modulus of a bi-terminal fed with a sinusoidal alternating current, applicable in testing the physical properties of electrical circuit elements and the electrical properties of sinusoidal alternating current circuits; also used in sensor and biosensor systems and networks (medicine) and energy systems.

Znane są układy służące do wyznaczania parametrów impedancji dwójnika oparte na pomiarze napięcia na dwójniku oraz prądu płynącego przez dwójnik i następnie obliczaniu impedancji według wzorów bazujących na ilorazie napięcia i prądu. Najczęściej stosowane są układy oparte na próbkowaniu okresowym, w którym próbki są zbierane w równych odstępach czasowych.There are known systems for determining the parameters of the terminal impedance, based on the measurement of the voltage across the terminal block and the current flowing through the terminal block, and then calculating the impedance according to formulas based on the ratio of voltage and current. The most commonly used systems are batch sampling, where samples are collected at regular intervals.

Do układów tych należą rozwiązania bazujące na przekształceniu Fouriera - FFT, do których należą między innymi rozwiązania zamieszczone w opisach patentowych CN102193031 lub WO2011111867, WO03/069304, gdzie dodatkowo wykorzystuje się liczby zespolone. Rozwiązania te charakteryzują się koniecznością zbierania wielu próbek, zazwyczaj przynajmniej z jednego okresu, oraz stosunkowo dużą złożonością obliczeniową, co stanowi ich wadę, zwłaszcza w przypadku przenośnych multimetrów bateryjnych. W takich multimetrach bardzo istotne jest wykorzystywanie jak najmniejszej mocy obliczeniowej pozwalającej na obniżenie częstotliwości pracy mikroprocesora, a tym samym i zużywanej energii elektrycznej, co ma znaczący wpływ na koszt pracy i żywotność baterii. Zbieranie próbek z całego okresu ma także wpływ na czas otrzymywania wyników analiz. Dodatkowo często zachodzi problem synchronizacji próbkowania z badanym sygnałem, którego brak powoduje przeciek widma i dodatkowy błąd pomiaru.These systems include solutions based on the Fourier transform - FFT, which include, inter alia, the solutions included in patents CN102193031 or WO2011111867, WO03 / 069304, where additionally complex numbers are used. These solutions are characterized by the necessity to collect many samples, usually from at least one period, and relatively high computational complexity, which is their disadvantage, especially in the case of portable battery-powered multimeters. In such multimeters, it is very important to use as little computing power as possible to reduce the microprocessor operating frequency, and thus the electricity consumed, which has a significant impact on the cost of operation and battery life. Collecting samples from the entire period also affects the time of obtaining the analysis results. Additionally, there is often the problem of sampling synchronization with the tested signal, the lack of which causes a leakage of the spectrum and an additional measurement error.

Znane są także rozwiązania bazujące na równomiernym próbkowaniu synchronicznym nie bazujące na FFT, do których należy między innymi rozwiązanie zamieszczone w polskim zgłoszeniu patentowym PL399821. Charakteryzuje się ono prostotą wykonywanych obliczeń i brakiem konieczności zbierania próbek z całego okresu sygnału. Wadą rozwiązań z próbkowaniem synchronicznym jest konieczność stosowania układów synchronizacji najczęściej w oparciu o układy PLL, co powoduje rozbudowę i wzrost kosztów części sprzętowej urządzenia.There are also known solutions based on uniform synchronous sampling, not based on FFT, which include, among others, the solution included in the Polish patent application PL399821. It is characterized by the simplicity of calculations and no need to collect samples from the entire signal period. The disadvantage of solutions with synchronous sampling is the necessity to use synchronization systems, most often based on PLL circuits, which causes the expansion and increase in costs of the hardware part of the device.

Istotą układu do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym według wynalazku, jest to, że układ ten zawiera parę zacisków wejściowych, do których przyłączone jest źródło napięcia sinusoidalnie zmiennego, w szczególności generator napięcia sinusoidalnie zmiennego, oraz parę zacisków wyjściowych, do których przyłączony jest dwójnik, którego impedancja jest mierzona. Pomiędzy parami zacisków przyłączony jest układ przetwarzający prąd dwójnika na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do prądu dwójnika, w szczególności rezystor wzorcowy przyłączony pomiędzy jednym z zacisków wejściowych i jednym z zacisków wyjściowych wraz z wzmacniaczem różnicowym mierzącym napięcie na rezystorze wzorcowym. Natomiast do pary zacisków wyjściowych przyłączony jest układ przetwarzający napięcie na dwójniku na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku, w szczególności wzmacniacz różnicowy. Obydwa wyjściowe sygnały napięciowe pochodzące z układów przetwarzających doprowadzone są do wejść multipleksera przełączającego te sygnały na wejście analogowe przetwornika analogowo cyfrowego, natomiast wyjście przetwornika analogowo cyfrowego jest połączone z buforem jednostki pamięci zawierającym wartość ostatniego pomiaru i stanowiącym jeden z ośmiu buforów połączonych ze sobą szeregowo i zawierających wartości ostatnich ośmiu pomiarów. Wyjścia buforów przyłączone są do wejścia układu obliczania parametrów.The essence of the system for measuring the resistance, reactance and impedance module of a bi-terminal supplied with a sinusoidal alternating current, according to the invention, is that the system includes a pair of input terminals to which a source of a sinusoidal alternating voltage is connected, in particular a sinusoidal alternating voltage generator, and a pair of output terminals, connected to the terminal whose impedance is measured. Connected between the pairs of terminals is a circuit converting the two-terminal current into a voltage signal with a voltage proportional to the two-terminal current, in particular a standard resistor connected between one of the input terminals and one of the output terminals together with a differential amplifier measuring the voltage across the standard resistor. On the other hand, to a pair of output terminals, a circuit converting the voltage across the two-terminal to a voltage signal proportional to the voltage across the two terminal, in particular a differential amplifier, is connected. Both output voltage signals from the processing circuits are fed to the inputs of the multiplexer, which switches these signals to the analog input of the analog-to-digital converter, while the output of the analog-to-digital converter is connected to the memory unit buffer containing the value of the last measurement and constituting one of the eight buffers connected in series with each other and containing the values of the last eight measurements. The buffer outputs are connected to the input of the parameter calculation system.

Przełączanie multipleksera, wzbudzanie pomiaru w przetworniku analogowo cyfrowym oraz wzbudzanie obliczeń w układzie obliczania parametrów wykonywane jest przez kontroler toru pomiarowego. Kontroler toru pomiarowego wywołuje czterokrotny pomiar wartości chwilowej prądu i napięcia na dwójniku w równych odstępach czasu Ts, które są mniejsze od % okresu T napięcia, otrzymując odpowiednio wyniki ui = u(ti), U2 = u(t2), U3 = u(t3), U4 = ufa) gdzie ti, t2, t3, t4 są kolejnymi czasami pomiarów prądu, oraz ii = i(ts), h = i(ie), i3 = ifa), i4 = i(te) gdzie ts, te, t7, te są kolejnymi czasami pomiarów prądu, przy czym kolejność wykonania czterech pomiarów wartości chwilowej ui, u2, u3, u4 na dwójniku względem czterech pomiarów wartości chwilowej natężenia prądu ii, '2,13,14 płynącego przez dwójnik jest dowolna przy zachowaniu warunku, że pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku ui = u(ti) i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik ii = i(ts) jest realizowany w odstępie czasu Tp które są mniejsze od % okresu Ts napięcia. Jeżeli pierwszy wykonywany jest pomiar napięcia to kolejne bufory zawierają wartości xi = ui, Χ2 = ii, Χ3 = u2, Χ4 = '2, Χ5 = u3, xe = i3, Χ7 = u4, xe = i4, zaś jeżeli pierwszy wykonywany jest pomiarSwitching the multiplexer, triggering the measurement in an analog-to-digital converter and triggering calculations in the parameter calculation system is performed by the measuring path controller. The measurement path controller causes four times the measurement of the instantaneous value of current and voltage at the two junction at equal intervals of time Ts, which are less than% of the voltage period T, obtaining the results ui = u (ti), U2 = u (t2), U3 = u (t3) ), U4 = ufa) where ti, t2, t3, t4 are successive times of current measurements, and ii = i (ts), h = i (ie), i3 = ifa), i4 = i (te) where ts, te , t7, te are consecutive times of current measurements, the sequence of making four measurements of the instantaneous value ui, u2, u3, u4 on the two-terminal in relation to four measurements of the instantaneous value of the current ii, ',' 2,13,14 flowing through the two-terminal is optional under the condition that the first instantaneous value measurement of the voltage across the two terminal ui = u (ti) and the first instantaneous measurement of the current through the two terminal ii = i (ts) are made at a time interval T p that is less than% of the voltage period Ts. If the first voltage measurement is performed, the subsequent buffers contain the values xi = ui, Χ2 = ii, Χ3 = u2, Χ4 = '2, Χ5 = u3, xe = i3, Χ7 = u4, xe = i4, and if the first one is performed

PL 231 676 Β1 prądu, to kolejne bufory zawierają wartości xi =ii, Χ2 = ui, Χ3 = h, Χ4 =1/2, xs = 13, xe = U3, xi = 14, xs = U4. Kontroler toru pomiarowego wzbudza układ obliczania parametrów po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdej kolejnej wartości chwilowej prądu lub napięcia.PL 231 676 Β1 current, then the following buffers contain the values xi = ii, Χ2 = ui, Χ3 = h, Χ4 = 1/2, xs = 13, xe = U3, xi = 14, xs = U4. The track controller activates the parameter calculation system after measuring the first four instantaneous values of current and four instantaneous values of voltage, and after measuring each successive instantaneous value of current or voltage.

Opisaną funkcjonalność kontrolera toru pomiarowego korzystnie realizuje się za pomocą układu, który zawiera generator cyfrowego sygnału zegarowego, którego wyjście jest podłączone do wejścia wzbudzania pomiaru przetwornika analogowo cyfrowego. Układ kontrolera zawiera także resetowane w momencie rozpoczęcia pomiarów układy bufora resetu o długości 8 oraz dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2, których wejścia przyłączone są do wyjścia sygnału cyfrowego z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci przyłączonych do przetwornika analogowo cyfrowego informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru. Wyjście bufora resetu przyłączone jest do układu obliczania parametrów do wejścia sygnału cyfrowego wzbudzającego obliczanie parametrów. Bufor resetu gdy nadejdzie pierwszych siedem sygnałów inicjacyjnych nie przekazuje sygnału wzbudzenia, na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia ósmego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor przekazuje sygnał wzbudzenia do układu obliczania parametrów. Natomiast wyjście dzielnika częstotliwości przyłączone jest do wejścia sygnału cyfrowego układu obliczania parametrów informującego czy w buforach jednostek pamięci przechowujących wartości piątego i siódmego pomiaru zapisane są wartości chwilowe prądu czy napięcia. Jeżeli przetwornik analogowo cyfrowy wysyła cyfrowy sygnał zakończenia przetwarzania natomiast nie wysyła cyfrowego sygnału o zakończeniu próbkowania lub sygnał ten nie jest przesyłany do kontrolera toru pomiarowego to sygnał z dzielnika częstotliwości wysyłany jest także do wejścia sterującego multipleksera, które jest przyłączone do wyjścia dzielnika. Natomiast jeżeli przetwornik analogowo cyfrowy wysyła cyfrowe sygnały zakończenia próbkowania i przetwarzania i są one przesyłane do kontrolera toru pomiarowego to wejście sterujące multipleksera przyłączone jest bezpośrednio do wyjścia drugiego dzielnika częstotliwości przez wartość równą 2 zawartego w kontrolerze toru pomiarowego, który jest resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów i którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego przetwornika analogowo cyfrowego informującego, że przetwornik zakończył próbkowanie.The described functionality of the measurement path controller is preferably implemented by means of a circuit which comprises a digital clock signal generator, the output of which is connected to the measurement excitation input of an analog-to-digital converter. The controller circuit also includes reset buffer circuits with a length of 8 and a frequency divider with a value equal to 2, reset at the moment of starting the measurements, the inputs of which are connected to the digital signal output from eight memory unit buffers connected in series connected to the analog-to-digital converter informing that in the queue the buffer values have been saved. The output of the reset buffer is connected to the parameter calculator to the digital signal input to trigger the parameter calculation. The reset buffer, when the first seven initiation signals arrive, does not transmit the wake-up signal to the output, while when the eighth and subsequent initiation signals arrive, the buffer transfers the wake-up signal to the parameter calculator. On the other hand, the output of the frequency divider is connected to the digital signal input of the parameter calculation system, which informs whether the current or voltage values are stored in the buffers of the memory units that store the values of the fifth and seventh measurements. If the analog-to-digital converter sends a digital signal to terminate the processing but does not send a digital signal about the end of sampling, or this signal is not sent to the measuring line controller, the signal from the frequency divider is also sent to the multiplexer control input, which is connected to the divider output. However, if the analog-to-digital converter sends digital sampling and processing end signals and they are sent to the measurement circuit controller, the multiplexer control input is connected directly to the output of the second frequency divider by a value equal to 2 contained in the measurement circuit controller, which is reset at the moment of starting the measurements and whose input is connected to the digital signal output of the analog-to-digital converter informing that the converter has finished sampling.

Układ obliczania parametrów wzbudzany jest po zebraniu pomiarów, czyli po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia oraz po zmierzeniu każdej kolejnej wartości chwilowej prądu lub napięcia, i oblicza następujące parametry:The parameter calculation system is activated after collecting the measurements, i.e. after measuring the first four instantaneous values of current and four instantaneous values of voltage, and after measuring each successive instantaneous value of current or voltage, and calculates the following parameters:

• parametr pomocniczy Θ1 według wzoru:• auxiliary parameter Θ1 according to the formula:

dla x3 = 0for x 3 = 0

dla x3 Φ 0 λ x2 + 4x3 (x3 + x7) < 0for x 3 Φ 0 λ x 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 ) <0

- + 4x3 (x3 + x7)- + 4x 3 (x 3 + x 7 )

• parametr pomocniczy Θ2 według wzoru:• auxiliary parameter Θ2 according to the formula:

PL 231 676 Β1 • parametr pomocniczy Θ według wzoru funkcji:PL 231 676 Β1 • auxiliary parameter Θ according to the function formula:

= /(0,,¾) o własności 'θ}< <?2)<ą dla o, <e2}>/(θ„θ2)>θ2 ύ\8θ}2 w szczególności według wzoru na średnią 1, korzystnie według wzoru na średnią arytmetyczną: g = θ1+θ^ przy czym jeżeli jednostka arytmetyczno logiczna w układzie obliczania parametrów oblicza wartość parametru Θ spełniającą warunek |θ| > 1 - ε, gdzie ε e (0; 10-1] , przy czym korzystnie ε e [1(λ5, 10 2], to wartość ta zmieniana jest na wartość wyznaczoną według wzoru:= / (0, ¾) with the property 'θ } <<? 2 ) <ą for o, <e 2 \ θ } > / (θ "θ 2 )> θ 2 ύ \ 8θ } > θ 2 in particular according to the mean formula 1, preferably according to the arithmetic mean formula: g = θ 1 + θ ^ where if the arithmetic logical unit in the parameter calculation system calculates the value of the parameter Θ satisfying the condition | θ | > 1 - ε, where ε e (0; 10 -1 ], where preferably ε e [1 (λ 5 , 10 2 ], then this value is changed to the value determined according to the formula:

J(9 = -l + s dfa(9<0 θ = 1-ε dlać?>0 • parametr pomocniczy a według wzoru:J (9 = -l + s dfa (9 <0 θ = 1-ε forć?> 0 • auxiliary parameter a according to the formula:

a = 2χ5χΊθ - (x2 + x2) • parametr pomocniczy b według wzoru:a = 2χ 5 χ Ί θ - (x 2 + x 2 ) • auxiliary parameter b according to the formula:

b = 2χ6χίΘ - (x5x6 + x7xg) • parametr pomocniczy c według wzoru:b = 2χ 6 χ ί Θ - (x 5 x 6 + x 7 x g ) • auxiliary parameter c according to the formula:

c = 2xńxs0-(x2 + x2) • parametr pomocniczy d według wzoru:c = 2x ń x s 0- (x 2 + x 2 ) • auxiliary parameter d according to the formula:

d = xsx&- x6x7 • rezystancję R dwójnika:d = x s x & - x 6 x 7 • resistance R of the two-terminal:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:o when the voltage is measured first, according to the formula:

n b + d [Ϊ+0 R = CC-Jc N 2 o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru: n b + d [Ϊ + 0 R = CC-Jc N 2 o when current measurement is performed first, according to the formula:

b + d jl + 0 R-a-Ja N 2 • rezystancję Xdwójnika:b + d jl + 0 R-a-I N 2 • resistance X-junction:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:o when the voltage is measured first, according to the formula:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:o when the current measurement is performed first, according to the formula:

v d-b 1-0 X ~a-JPL 231 676 Β1 • moduł impedancji (zawadę) |Z| dwójnika: v db 1-0 X ~ a-JPL 231 676 Β1 • impedance module (hindrance) | Z | dwójnik:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:o when the voltage is measured first, according to the formula:

|z| = «| from | = «

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:o when the current measurement is performed first, according to the formula:

Występujący we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałą charakterystyczną, dla danego układu pomiarowego wyznaczaną według wzoru:The coefficient a, present in the formulas for resistance, reactance and impedance modulus, is a characteristic constant for a given measuring system, determined according to the formula:

w którym ai jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością prądu dwójnika a wartością na wyjściu pierwszego przetwornika analogowo cyfrowego, zaś az jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością napięcia na dwójniku a wartością na wyjściu drugiego przetwornika analogowo cyfrowego. Jednostką współczynnika a? jest amper [A], zaś jednostką współczynnika az jest wolt [V], Współczynniki te stosuje się w celu przekształcenia wyników na wyjściu przetwornika analogowo cyfrowych będącego liczbą całkowitą na wyniki będący wielkością fizyczną prądu dwójnika lub napięcia na dwójniku. Obliczone wartości rezystancji, reaktancji i modułu impedancji układ obliczania parametrów przesyła w sposób pośredni lub bezpośredni do interfejsu układu pomiarowego.wherein ai is the ratio ratio between the two-terminal current value and the output value of the first analog-to-digital converter, and az is the ratio ratio between the two-terminal voltage value and the output value of the second analog-to-digital converter. The unit of the coefficient a? is the ampere [A] and the unit of az is the volt [V]. These factors are used to convert the output of an analog-to-digital converter from an integer to a physical quantity of two-terminal current or voltage. The calculated values of resistance, reactance and impedance module are sent by the parameter calculation system directly or indirectly to the interface of the measuring system.

Zaletą układu do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, według wynalazku, jest minimalna liczba próbek pomiarowych, możliwość skrócenia czasu pomiaru poniżej jednego okresu napięcia zasilania dwójnika, zmniejszenie złożoności obliczeniowej a tym samym kosztu energetycznego i czasu wyznaczania parametrów oraz uproszczenie sposobu pomiaru poprzez wyeliminowanie konieczności synchronizacji próbkowania z okresem prądu lub napięcia. Dodatkowo przy wyznaczaniu wartości rezystancji, reaktancji oraz modułu impedancji nie są wykorzystywane funkcje trygonometryczne wiążące się z dużą złożonością obliczeniową. Dodatkowo operacje obliczeniowe ograniczają się jedynie do najprostszych operacji arytmetycznych: dodawania, odejmowania, mnożenia; dzielenia i pierwiastkowania. Kolejną zaletą układu jest zastosowanie określnych wzorów zarówno dla pierwszego pomiaru prądu i napięcia, co pozwala na obliczenie kolejnego wyniku po każdym pomiarze prądu i napięcia, a tym samym skrócić okres pomiędzy kolejnymi wynikami pomiaru. Szczególną zaletą układu wyróżniającą go na tle innych rozwiązań jest to, że przy założeniu braku błędu pomiarowego i numerycznego wyznaczone parametry nie posiadają błędu wynikającego ze sposobu pomiaru, czyli uzyskany wynik jest dokładny.The advantage of the system for measuring the resistance, reactance and impedance module of the bi-junction supplied with sinusoidal alternating current, according to the invention, is the minimum number of measurement samples, the possibility of shortening the measurement time to less than one period of the bi-junction supply voltage, reducing the computational complexity and thus the energy cost and time of determining parameters and simplification method of measurement by eliminating the need to synchronize sampling with a period of current or voltage. Additionally, when determining the values of resistance, reactance and impedance modulus, trigonometric functions involving high computational complexity are not used. Additionally, computational operations are limited to the simplest arithmetic operations: addition, subtraction, multiplication; division and square root. Another advantage of the system is the use of specific formulas for the first measurement of current and voltage, which allows to calculate the next result after each current and voltage measurement, and thus shorten the period between successive measurement results. A special advantage of the system, which distinguishes it from other solutions, is that, assuming no measurement and numerical error, the determined parameters do not have an error resulting from the measurement method, i.e. the obtained result is accurate.

Wynalazek zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia ogólnie układ pomiarowy, Fig. 2 przedstawia schemat układu obliczania parametrów UOP, natomiast Fig. 3 przedstawia schemat kontrolera toru pomiarowego KTP. Na schemacie układu pomiarowego z Fig. 1 generator G, podłączony do zacisków wejściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie układ generujący napięcie sinusoidalnie zmienne, natomiast dwójnik D, podłączony do zacisków wyjściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie dwójnik którego parametry impedancji są badane.The invention will be illustrated in the embodiment shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a general measurement system, Fig. 2 shows a diagram of the UOP parameter calculation system, and Fig. 3 shows a diagram of a measuring circuit controller KTP. In the diagram of the measurement circuit from Fig. 1, the generator G, connected to the input terminals of the measurement line, symbolically represents the system generating the sinusoidal alternating voltage, while the two-terminal D, connected to the output terminals of the measurement line, symbolically represents the two-terminal whose impedance parameters are tested.

Układ pomiarowy jest przystosowany do obsługi przez użytkownika za pomocą interfejsu INT. Poprzez interfejs INT użytkownik może nastawić parametry pracy układu pomiarowego, uruchomić pomiar czy też odczytać wyniki pomiaru. Interfejs INT połączony jest dwukierunkową magistralą cyfrową z kontrolerem interfejsu KI.The measuring system is adapted to be operated by the user via the INT interface. Through the INT interface, the user can set the operating parameters of the measuring system, start a measurement or read the measurement results. The INT interface is connected by a bi-directional digital bus with the KI interface controller.

Kontroler interfejsu KI jest przystosowany do pracy w dwóch trybach: w trybie nastawiania parametrów pomiaru oraz w trybie pomiarowym. W trybie nastawiania parametrów pomiaru kontroler KI obsługuje interfejs INT - pobiera parametr nastawczy okresu próbkowania oraz pobiera komendę o rozpoczęciu pomiaru. Dodatkowo kontroler KI zapisuje parametr pracy układu - okresu taktowania zegara Tclk za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci TC gdzie okres Tclk jest równy okresowi próbkowania przetwornika analogowo cyfrowego ADC Tp = 1ATS, gdzie Ts jest okresem pomiędzy kolejnymiThe KI interface controller is adapted to work in two modes: in the measurement parameter setting mode and in the measurement mode. In the measurement parameter setting mode, the KI controller supports the INT interface - it downloads the sampling period setting parameter and gets the command to start the measurement. In addition, the KI controller writes the system operation parameter - the clock timing period Tclk using the digital bus in the TC memory unit where the Tclk period is equal to the ADC sampling period T p = 1 AT S , where T s is the period between successive

PL 231 676 B1 próbkami prądu lub napięcia. Okres Tsmusi spełniać warunek Ts, < 1ATs, gdzie Tjest okresem badanego napięcia, stąd też musi być spełniony warunek Tclk = Tp = %T.With current or voltage samples. The period Tsm must meet the condition Ts, < 1 ATs, where T is the period of the tested voltage, hence the condition Tclk = T p =% T must be met.

W momencie nadejścia z interfejsu INT komendy o inicjacji, pomiaru, kontroler interfejsu KI wysyła do interfejsu INT informację o rozpoczęciu pomiaru oraz wysyła sygnał cyfrowy do kontrolera toru pomiarowego KTP w celu rozpoczęcia pomiarów. Następnie kontroler KI zawiesza swe działanie w trybie komunikacji, przechodząc do trybu oczekiwania do momentu pojawienia się sygnału cyfrowego informującego wyznaczeniu wartości parametrów impedancji pochodzącego z układu obliczania parametrów UOP.At the moment of the initiation and measurement command from the INT interface, the KI interface controller sends to the INT interface the information about the start of the measurement and sends a digital signal to the KTP measurement path controller in order to start the measurements. Then, the KI controller suspends its operation in the communication mode, entering the standby mode until the appearance of a digital signal informing the determination of the impedance parameter values from the UOP parameter calculator.

W momencie pojawienia się sygnału wyznaczenia wartości parametrów z układu UOP, kontroler interfejsu KI odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wyznaczone parametry impedancji dwójnika zasilanego napięciem sinusoidalnie zmiennym: rezystancję R zapisaną w jednostce pamięci R, reaktancję X zapisaną w jednostce pamięci X oraz moduł impedancji |Z] zapisany w jednostce pamięci MZ i wysyła je do interfejsu INT. Następnie kontroler interfejsu sprawdza za pomocą magistrali cyfrowej czy na interfejsie nie ma komunikatu o zakończeniu pomiarów. Jeżeli nie ma komunikatu o zakończeniu pomiarów, to kontroler interfejsu KI pozostaje w trybie pomiarowym oczekując na kolejny sygnał z układu UOP informujący o kolejnym wyznaczeniu wartości parametrów impedancji dwójnika i powtarza całą procedurę trybu pomiarowego. W przypadku, gdy kontroler interfejsu odczyta z interfejsu INT komunikat o zakończeniu pomiarów, kontroler KI wysyła do kontrolera KTP sygnał cyfrowy o zakończeniu pomiarów i następnie powraca do trybu nastawiania parametrów pomiaru.At the moment of the appearance of the signal to determine the parameter values from the UOP system, the KI interface controller reads, using digital buses, the determined parameters of the impedance of the bi-junction supplied with sinusoidal voltage: resistance R stored in the memory unit R, reactance X stored in the memory unit X and impedance module | Z] stored in the MZ memory unit and sends them to the INT interface. Then, the interface controller checks via the digital bus if there is no message on the interface on the completion of the measurements. If there is no message about the end of the measurements, the KI interface controller remains in the measurement mode, waiting for the next signal from the UOP system informing about the next determination of the value of the two-terminal impedance parameters and repeats the entire measurement mode procedure. If the interface controller reads the measurement completion message from the INT interface, the KI controller sends a digital signal to the KTP controller about the completion of the measurements and then returns to the measurement parameter setting mode.

Kontroler toru pomiarowego KTP ma za zadanie sterowanie torem pomiarowym i układem obliczania parametrów UOP.The KTP measuring track controller is responsible for controlling the measuring track and the system for calculating UOP parameters.

W skład toru pomiarowego wchodzą: rezystor wzorcowy RW, wzmacniacze różnicowe W1 i W2, multiplekser MUX, przetwornik analogowo cyfrowy ADC oraz osiem buforów jednostek pamięci: X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8. Generator G, podłączony do zacisków wejściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie układ generujący zmienne napięcie, natomiast dwójnik D, podłączony do zacisków wyjściowych toru pomiarowego, reprezentuje symbolicznie dwójnik, którego parametry impedancji są badane.The measurement path includes: RW reference resistor, W1 and W2 differential amplifiers, MUX multiplexer, ADC analog-digital converter and eight memory unit buffers: X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8. The generator G, connected to the input terminals of the test line, symbolically represents a system generating variable voltage, while the two-terminal D, connected to the output terminals of the test line, symbolically represents the two-point, the impedance parameters of which are tested.

Połączone szeregowo dwójnik D oraz rezystor wzorcowy RW przyłączone są do zacisków generatora G. Do zacisków wzorcowego rezystora RW dołączone są wejścia pierwszego wzmacniacza różnicowego W1, który wzmacnia wywołany przepływem prądu spadek napięcia na rezystorze wzorcowym RW. Wejścia drugiego wzmacniacza różnicowego W2 dołączone są do zacisków badanego dwójnika D. Wyjścia obu wzmacniaczy W1 i W2 dołączone są do odpowiadających im wejść multipleksera MUX. Sterowanie multiplekserem MUX odbywa się za pomocą kontrolera toru pomiarowego KTP. Wyjście multipleksera MUX dołączone jest do wejścia przetwornika analogowo cyfrowego ADC, którego wejście zewnętrznego wzbudzenia pomiarów jest sterowane sygnałem cyfrowym z kontrolera toru pomiarowego KTP. Zadaniem wzmacniaczy W1 i W2 jest kondycjonowanie odpowiednio napięcia na rezystorze wzorcowym RW i napięcia na dwójniku D do zakresu przetwornika ADC. Oznacza to, że napięcie na wyjściu wzmacniaczy w odniesieniu do masy jest wprost proporcjonalne do prądu dwójnika D i napięcia na dwójniku D oraz wzmocnienie wzmacniaczy jest tak dobrane, aby przy zadanym zakresie pomiarowym napięcie na ich wyjściu nie przekraczało zakresu pracy przetwornika ADC. Dodatkowo, zakres pracy multipleksera MUX nie może być mniejszy od zakresu pracy przetwornika ADC. Przetwornik ADC wysyła dwa sygnały cyfrowe: jeden o zakończeniu próbkowania do kontrolera KTP oraz drugi o zakończeniu przetwarzania (całego pomiaru) do bufora jednostki pamięci X1.The series-connected two-terminal D and the standard resistor RW are connected to the generator terminals G. The terminals of the standard resistor RW are connected to the inputs of the first differential amplifier W1, which amplifies the voltage drop on the standard resistor RW caused by the flow of current. The inputs of the second differential amplifier W2 are connected to the terminals of the tested two-terminal D. The outputs of both amplifiers W1 and W2 are connected to the corresponding inputs of the MUX multiplexer. The MUX multiplexer is controlled by the KTP measurement path controller. The output of the MUX multiplexer is connected to the input of the ADC analog-to-digital converter, whose external measurement excitation input is controlled by a digital signal from the KTP measuring line controller. The task of the W1 and W2 amplifiers is to condition the voltage across the reference resistor RW and the voltage across the dipole D, respectively, to the ADC range. This means that the voltage at the output of the amplifiers in relation to the ground is directly proportional to the current of the two-terminal point D and the voltage of the two terminal point D, and the gain of the amplifiers is selected so that at a given measuring range the voltage at their output does not exceed the operating range of the ADC. Additionally, the operating range of the MUX multiplexer cannot be smaller than the operating range of the ADC converter. The ADC converter sends two digital signals: one about the end of sampling to the KTP controller and the other about the end of processing (of the entire measurement) to the X1 memory unit buffer.

Dodatkowo, przetwornik ADC przesyła za pomocą magistrali cyfrowej wynik pomiaru do bufora jednostki pamięci X8. Bufory jednostek pamięci X1-X8 posiadają jedno wejście cyfrowe, które inicjuje zapis wartości na wejściu bufora połączonego z magistralą cyfrową. Po zapisaniu wartości do bufora jej wartość jest podawana na wyjście połączone z magistralą cyfrową oraz wysyłany jest cyfrowy sygnał inicjacyjny do innego układu cyfrowego. Bufory te są połączone w taki sposób, że wartość z przetwornika ADC podawana jest najpierw do bufora jednostki pamięci X8, następnie z bufora X8 do X7, X7 do X6, X6 do X5 ..., X2 do X1, natomiast cyfrowy sygnał inicjacyjny po zakończeniu pomiaru przez przetwornik ADC podawany jest do bufora X1, następnie z bufora X1 do X2, X2 do X3, X3 do X4, ... , X7 do X8. Na końcu cyfrowy sygnał wzbudzenia z bufora jednostki pamięci X8 podawany jest do kontrolera toru pomiarowego KTP. Taki schemat połączeń sprawia, że na wyjściach buforów X1-X8 są kolejno wartości ostatnich ośmiu pomiarów, przy czym w buforze X8 jest wartość ostatniego pomiaru. Wartości na wyjściach wszystkich buforów X1-X8 podawane są za pomocą magistral cyfrowych do układu obliczania parametrów UOP.Additionally, the ADC transmits the measurement result to the buffer of the X8 memory unit via the digital bus. The memory unit buffers X1-X8 have one digital input which initiates writing of the value to the input of the buffer connected to the digital bus. After writing the value to the buffer, its value is fed to the output connected to the digital bus and the digital initiation signal is sent to another digital circuit. These buffers are connected in such a way that the value from the ADC is fed first to the memory unit X8 buffer, then from the buffer X8 to X7, X7 to X6, X6 to X5 ..., X2 to X1, and the digital initialization signal after completion measurement by the ADC converter is fed to the X1 buffer, then from the X1 to X2 buffer, X2 to X3, X3 to X4, ..., X7 to X8. Finally, the digital excitation signal from the X8 memory unit buffer is fed to the KTP measurement line controller. Such a connection scheme means that at the outputs of the X1-X8 buffers there are successively the values of the last eight measurements, with the value of the last measurement in the X8 buffer. The values at the outputs of all X1-X8 buffers are given via digital buses to the UOP parameter calculation system.

PL 231 676 Β1PL 231 676 Β1

Dokładny schemat struktury kontrolera toru pomiarowego KTP wraz z cyfrowymi sygnałami i magistralą zewnętrzną, oraz jednostką pamięci TC przedstawiony jest na Fig. 3. Kontroler KTP składa się z czterech elementów: generatora cyfrowego sygnału zegarowego CLK, układu bufora resetu o długości 8 UBR8, i dwóch dzielników częstotliwości przez wartość równą 2 - DF2A i DF2B. Sygnał cyfrowy rozpoczęcia pomiarów pochodzący z kontrolera interfejsu KI jest sygnałem resetu dla wszystkich czterech elementów. W momencie rozpoczęcia pomiarów sygnał resetu jest wyłączany co powoduje jednoczesne rozpoczęcie pracy wszystkich czterech elementów. Zegar CLK odczytuje za pomocą magistrali cyfrowej wartość okresu zegara Tclk z jednostki pamięci TC i na jej podstawie ustawia swój okres pracy. Zadaniem zegara jest wzbudzanie pomiaru w przetworniku ADC, którego wejście zewnętrznego wzbudzania pomiaru połączone jest z wyjściem zegara. W momencie, gdy przetwornik ADC zakończy próbkowanie napięcia na swoim wejściu analogowym wysyła sygnał wzbudzenia do układu dzielnika częstotliwości przez 2 DF2B, którego wyjście jest podłączone do wejścia sterującego multipleksera MUX, Rozwiązanie to zapewnia, że po zebraniu jednej próbki multiplekser przełącza się na drugie wejście z którego zbierana jest kolejna jedna próbka, czyli naprzemiennie jest mierzona jedna próbka prądu dwójnika D i jedna próbka napięcia na dwójniku D. Przetwornik ADC po zakończeniu pomiaru przesyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do kaskady buforów jednostek pamięci Χ1-Χ8. Po zapisaniu wyniku z przetwornika do bufora X8, bufor X8 wysyła cyfrowy sygnał inicjacyjny do dwóch układów: układu bufora resetu długości 8 UBR8 i do układu dzielnika częstotliwości przez 2 DF2A. Zadaniem układu bufora resetu długości 8 jest zliczanie cyfrowych sygnałów inicjacyjnych na swoim wejściu. W momencie gdy nadejdzie pierwszych siedem sygnałów inicjacyjnych bufor nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia ósmego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor UBR8 przekazuje sygnał inicjacyjny na swoje wyjście, które połączone jest z wejściem cyfrowym zewnętrznego wzbudzenia układu obliczania parametrów UOP (sygnał INIT). Oznacza to, że sygnał inicjacyjny będzie podany do układu UOP po zebraniu pierwszych ośmiu próbek i po zebraniu każdej kolejnej próbki przez przetwornik ADC. Układ dzielnika częstotliwości przez 2 DF2A zmienia wartość sygnału cyfrowego na przeciwny na swoim wyjściu po każdym odebraniu sygnału inicjacyjnego na swoim wejściu. Wyjście układu DF2A połączone jest z wejściem cyfrowym układu obliczania parametrów UOP (sygnał U/f) i informuje czy w buforach Χ1, X3, X5, X7 zapisane są dane próbek prądu czy napięcia.A detailed diagram of the structure of the KTP measurement circuit controller with digital signals, an external bus, and a TC memory unit is shown in Fig. 3. The KTP controller consists of four elements: a CLK digital clock signal generator, a 8 UBR8 reset buffer system, and two frequency dividers by a value equal to 2 - DF2A and DF2B. The digital signal to start the measurements from the KI controller is the reset signal for all four elements. At the moment of starting the measurements, the reset signal is turned off, which causes the simultaneous start of operation of all four elements. The CLK clock reads the value of the clock period Tclk from the memory unit TC via the digital bus and sets its operating period based on this. The task of the clock is to trigger the measurement in the ADC converter, whose input of external excitation of the measurement is connected with the clock output. When the ADC finishes sampling the voltage on its analog input, it sends an excitation signal to the frequency divider by 2 DF2B, the output of which is connected to the control input of the MUX multiplexer. This solution ensures that after collecting one sample, the multiplexer switches to the second input from the next one sample is collected, ie one sample of the current at the two terminal D and one sample of the voltage at the terminal D. After the end of the measurement, the ADC converter sends the initial digital signal to the cascade of memory unit buffers Χ1-Χ8. After writing the result from the converter to the X8 buffer, the X8 buffer sends a digital initiation signal to two circuits: the length reset buffer circuit 8 UBR8 and to the frequency divider circuit by 2 DF2A. The purpose of the length reset buffer circuit 8 is to count the digital initiation signals on its input. When the first seven initiation signals arrive, the buffer does not transmit the excitation signal to the output, while when the eighth and subsequent initiation signals arrive, the UBR8 buffer transmits the initiation signal to its output, which is connected to the digital input of the external excitation of the UOP parameter calculator (INIT signal) . This means that the initiation signal will be applied to the UOP after the first eight samples are collected and each additional sample is collected by the ADC. The frequency divider by 2 DF2A changes the value of the digital signal to the opposite value at its output each time it receives an initiation signal at its input. The DF2A output is connected to the digital input of the UOP parameter calculator (U / f signal) and informs whether the data of current or voltage samples are stored in buffers Χ1, X3, X5, X7.

Do obliczania wartości danych pomiarowych na podstawie wartości próbek danych pomiarowych zebranych w buforach Χ1-Χ8 służy układ obliczania parametrów UOP. Dokładny schemat struktury układu obliczania parametrów UOP wraz z cyfrowymi sygnałami i magistralami zewnętrznymi, oraz buforami jednostek pamięci danych pomiarowych Χ1-Χ8 i jednostkami pamięci P, O oraz MS przedstawiony jest na Fig. 2.The UOP parameter calculation system is used to calculate the measurement data values on the basis of the measurement data sample values collected in buffers Χ1-Χ8. A detailed structure diagram of the UOP parameter computing system along with digital signals and external buses, and buffers of measurement data memory units Χ1-Χ8 and memory units P, O and MS is shown in Fig. 2.

Układ obliczania parametru 0UO(-)1 oczekuje na cyfrowy sygnał wzbudzenia z układu KTP (DF4). W momencie odebrania sygnału inicjacyjnego odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wartości próbek xi z bufora X1, xa z bufora X3 oraz xs z bufora X5 oraz χχ z bufora X7 i na ich podstawie oblicza wartość parametru pomocniczego θι według wzoru:The parameter calculator 0UO (-) 1 waits for the digital excitation signal from the KTP (DF4) system. At the moment of receiving the initial signal, it reads, via digital buses, the values of samples xi from the X1 buffer, xa from the X3 buffer and xs from the X5 buffer and χχ from the X7 buffer and on their basis calculates the value of the auxiliary parameter θι according to the formula:

χΊ χ Ί

2x, *1 x, - ^x2 + 4x3 (x3 + x7)2x, * 1 x, - ^ x 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 )

4x3 4x 3

X, + ^x2 + 4x3 (x3 + x7) 4x3 dlax3 =0 dla x3 Φ 0 λ x2 + 4x3 (x3 + x7) < 0 dla x3 0 λx2 + 4x3 (x3 + x7) > 0 λ x, + 2x5 < 0 dla x3 Φ 0 λ x2 + 4x3 (x3 + x7) > 0 λ Xj + 2x5 > 0X, + ^ x 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 ) 4x 3 for x 3 = 0 for x 3 Φ 0 λ x 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 ) <0 for x 3 0 λx 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 )> 0 λ x, + 2x 5 <0 for x 3 Φ 0 λ x 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 )> 0 λ Xj + 2x 5 > 0

Następnie układ UO©1 za pomocą magistrali cyfrowej zapisuje, wartość parametru θι w jednostce pamięci Θ1, wysyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do układu bramki AND A1 i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnał wzbudzenia z układu UBR4.Then the UO © 1 circuit uses the digital bus to write the value of the parameter θι in the memory unit Θ1, sends an initial digital signal to the AND gate circuit A1, and goes into the waiting mode for the wake-up signal from the UBR4 chip.

Układ obliczania parametru Θ2 UO©2 oczekuje na cyfrowy sygnał wzbudzenia z układu KTP (DF4). W momencie odebrania sygnału inicjacyjnego odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wartościThe calculation system for the parameter Θ2 UO © 2 waits for the digital excitation signal from the KTP system (DF4). As soon as it receives the initiation signal, it reads the values via digital buses

PL 231 676 Β1 próbek χς z bufora X2, x4 z bufora X4, xe z bufora X6 oraz xg z bufora X8 i na ich podstawie oblicza wartość parametru pomocniczego Θς według wzoru:PL 231 676 Β1 samples χς from the X2 buffer, x 4 from the X4 buffer, xe from the X6 buffer and xg from the X8 buffer and on their basis calculates the value of the auxiliary parameter Θς according to the formula:

02 02 *8 2x2 * 8 2x 2 dla x4 for x 4 02 02 dla x. for x. 4x4 4x 4 02 02 ix2 2+4x4(x4+x8)ix 2 2 + 4x 4 (x 4 + x 8 ) dla x4 for x 4 4x4 4x 4 02 02 X2 +\ X 2 + \ /x2+4x4(x4+x8)/ x 2 + 4x 4 (x 4 + x 8 ) dla x. for x. .. .. 4x4 4x 4

= 0 + 0 λ x2 + 4x4 (x4 + x8) < 0 * 0λχ2 +4x4 (x4 + χ8)>0λχ2 + 2xć <0 ψ 0 λ x2 + 4x4 (x4 + x8) > 0 λ x2 + 2x6 > 0= 0 + 0 λ x 2 + 4x 4 (x 4 + x 8) <0 * 0λχ 2 + 4x 4 (x 4 + χ 8)> 0λχ 2 + 2x Æ <0 ψ 0 λ x 2 + 4x 4 (x 4 + x 8 )> 0 λ x 2 + 2x 6 > 0

Następnie układ ΙΙΟΘ2 za pomocą magistrali cyfrowej zapisuje wartość parametru Θς jednostce pamięci Θ2, wysyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do układu bramki AND A1 i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnał wzbudzenia z kontrolera toru pomiarowego KTP.Then, the circuit ΙΙΟΘ2, using the digital bus, writes the value of the parameter Θς to the memory unit Θ2, sends an initial digital signal to the AND gate circuit A1 and goes into the waiting mode for the excitation signal from the KTP test track controller.

Układ bramki AND A1 oczekuje na inicjacyjne sygnały cyfrowe z układów UO©1 i UO©2. Po odebraniu obydwu sygnałów inicjacyjnych układ bramki AND A1 wysyła inicjacyjny sygnał cyfrowy do układu obliczania parametrów końcowych UOK i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnały wzbudzenia z układów UO©1 oraz UO©2.AND gate A1 waits for initial digital signals from UO © 1 and UO © 2. After receiving both initiation signals, the AND gate circuit A1 sends an initiation digital signal to the end parameter calculator UOK and goes into the waiting mode for excitation signals from UO © 1 and UO © 2.

Układ obliczania parametru Θ UO© oczekuje na inicjacyjny sygnał cyfrowy z układu bramki AND A1. Po odebraniu sygnału inicjacyjnego układ UO© za pomocą magistral cyfrowych odczytuje odpowiednio parametry pomocnicze θι z jednostki pamięci ©1 oraz Θς z jednostki pamięci ©2 i oblicza parametr pomocniczy Θwedług wzoru:The calculator of the parameter Θ UO © waits for the initial digital signal from the AND gate A1. After receiving the initiation signal, the UO © circuit uses digital buses to read respectively the auxiliary parameters θι from the memory unit © 1 and Θς from the memory unit © 2 and calculates the auxiliary parameter Θaccording to the formula:

= ^1 + #2 2 przy czym jeżeli obliczona wartość parametru Θ spełnia warunek |<9| > 0,9999, to wartość ta zmieniana jest na wartość wyznaczaną według wzoru: = ^ 1 + # 2 2 where if the calculated value of the parameter Θ meets the condition | <9 | > 0.9999, then this value is changed into the value determined according to the formula:

β = -0,9999 dlać*<0 <9 = 0,9999 dla<9>0β = -0.9999 for * <0 <9 = 0.9999 for <9> 0

Następnie układ UO© za pomocą magistrali cyfrowej zapisuje wartość parametru Θ w jednostce pamięci ©, wysyła inicjacyjne sygnały cyfrowe do układu obliczania parametrów końcowych UOK i przechodzi w tryb oczekiwania na sygnał wzbudzenia z układu bramki AND A1.Then, the UO © system, via the digital bus, stores the value of the parameter Θ in the memory unit ©, sends initial digital signals to the UOK end parameter calculator and goes into the waiting mode for the wake-up signal from the AND A1 gate system.

Układ obliczania parametrów końcowych UOK oczekuje na sygnał wzbudzenia z układu obliczania parametru 6*UO©. W momencie otrzymania sygnału wzbudzenia układ odczytuje za pomocą magistral cyfrowych wartość parametru Θ z jednostki pamięci © oraz wartości próbek xg z bufora X3, x4 z bufora X4, X5 z bufora X5 i xe z bufora X6 i na ich podstawie oblicza:The UOK end parameter calculation system waits for the excitation signal from the 6 * UO © parameter calculation system. At the moment of receiving the excitation signal, the system reads, using digital buses, the value of the parameter Θ from the memory unit © and the values of samples xg from the X3 buffer, x 4 from the X4, X5 buffer from the X5 buffer and xe from the X6 buffer and on their basis it calculates:

• wartość parametru a według wzoru:• parameter value a according to the formula:

a = 2x5x7(9 — (x5 2 + x7 j którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci A, • wartość parametru b według wzoru:a = 2x 5 x 7 (9 - (x 5 2 + x 7 j which is written by the digital bus in the memory unit A, • parameter value b according to the formula:

ó = 2x6x70-(x5x6+x7x8) którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci B, • wartość parametru c według wzoru:ó = 2x 6 x 7 0- (x 5 x 6 + x 7 x 8 ) which is saved by the digital bus in the memory unit B, • parameter value c according to the formula:

c = 2x6x80-(x2 + x8)c = 2x 6 x 8 0- (x 2 + x 8 )

PL 231 676 Β1 którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci C, • wartość parametru d według wzoru:PL 231 676 Β1 which is saved by the digital bus in the memory unit C, • parameter value d according to the formula:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci D.which it saves via the digital bus in the memory unit D.

Następnie dodatkowo wykorzystując zapisane w jednostce pamięci A wartość parametru a, w jednostce pamięci B wartość parametru b, w jednostce pamięci C wartość parametru c, w jednostce pamięci D wartość parametru d, które są odczytywane za pomocą magistral cyfrowych, układ UOK odczytuje wartość sygnału cyfrowego pochodzącego z kontrolera toru pomiarowego KTP (DF8 - sygnał U/l) informujący czy w próbkach Χ3 i X4 są wartości chwilowe prądu czy napięcia i na podstawie jego wartości jeżeli w buforach jednostek pamięci X3 i X4 są wartości próbek napięcia na dwójniku D to układ UOK oblicza:Then, additionally using the value of parameter a stored in memory unit A, parameter value b in memory unit B, parameter value c in memory unit C, parameter value d in memory unit D, which are read using digital buses, the UOK chip reads the digital signal value coming from the KTP measurement path controller (DF8 - U / l signal) informing whether in samples Χ3 and X4 there are instantaneous values of current or voltage, and on the basis of its value, if in the memory unit buffers X3 and X4 there are values of voltage samples at the D terminal, then the UOK system calculates:

• wartość rezystancji R dwójnika D według wzoru:• value of the resistance R of the terminal D according to the formula:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci R, • wartość reaktancji Xdwójnika D według wzoru:which it saves using a digital bus in the memory unit R, • reactance value of the connector D according to the formula:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci X, • wartość modułu impedancji |Z| dwójnika D według wzoru:which it saves via the digital bus in the memory unit X, • value of the impedance module | Z | dwójnik D according to the formula:

izi=aJI którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci MZ.i z i = a JI which it stores over the digital bus in the memory unit MZ.

Natomiast jeżeli w jednostkach pamięci X3 i X4 są wartości próbek prądu dwójnika D to układ UOK oblicza:However, if the memory units X3 and X4 contain the values of the samples of the bi-terminal D current, the UOK system calculates:

• wartość rezystancji R dwójnika D według wzoru:• value of the resistance R of the terminal D according to the formula:

b + d ll + 0 R = a-Ja V 2 którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci R, • wartość reaktancji Xdwójnika D według wzoru:b + d ll + 0 R = a-I V 2 which is saved by the digital bus in the memory unit R, • reactance value of the X-coupler D according to the formula:

X-a d-bX-a d-b

Ϊktórą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci X, • wartość modułu impedancji |Z| dwójnika D według wzoru:Which saves via the digital bus in the memory unit X, • the value of the impedance module | Z | dwójnik D according to the formula:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci MZ.which it saves via the digital bus in the MZ memory unit.

Użyty we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałą charakterystyczną dla danego układu pomiarowego wyznaczaną według wzoru:The coefficient a used in the formulas for resistance, reactance and impedance modulus is a characteristic constant for a given measuring system, determined according to the formula:

a2 a- — cr, a 2 a- - cr,

PL 231 676 Β1 w którym on jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością prądu dwójnika D a wartością na wyjściu przetwornika ADC, zaś «2 jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością napięcia na dwójniku D a wartością na wyjściu przetwornika ADC. Jednostką współczynnika on jest amper [A], zaś jednostką współczynnika «2 jest wolt [V].Współczynniki te stosuje się w celu przekształcenia wyniku na wyjściu przetwornika ADC będącego liczbą całkowitą na wynik będący wielkością fizyczną prądu dwójnika lub napięcia na dwójniku. Dla układu z fig. 1 współczynniki te wyznaczane są według wzorów:PL 231 676 Β1 where n is the ratio between the voltage at the terminal D and the value at the output of the ADC, and 2 2 is the ratio between the voltage at the terminal D and the value at the output of the ADC. The unit of the coefficient on is the ampere [A] and the unit of the coefficient 2 is the volt [V]. These coefficients are used to convert the ADC output from an integer to a physical value for the two-terminal current or the voltage at the two terminal. For the system from Fig. 1, the coefficients are determined according to the formulas:

-LSB w,- LSB in,

LSB a2 =w2 gdzie wi jest wzmocnieniem wzmacniacza W1, W2jest wzmocnieniem wzmacniacza W2, Rw jest rezystancją rezystora wzorcowego RW wyrażoną w omach [Ω], natomiast LSB jest wartością napięcia odpowiadającą 1 bitowi przetwornika ADC wyrażoną w woltach [V].LSB a 2 = w 2 where wi is the gain of the amplifier W1, W2 is the gain of the amplifier W2, R w is the resistance of the reference resistor RW expressed in ohms [Ω], and LSB is the voltage value corresponding to 1 bit of the ADC expressed in volts [V].

Po zapisaniu obliczonych wartości układ UOK wysyła sygnał cyfrowy do kontrolera interfejsu KI informujący o wyznaczeniu wartości parametrów impedancji.After saving the calculated values, the UOK system sends a digital signal to the KI interface controller informing about the determination of impedance parameters.

Jeżeli przetwornik ADC nie wysyła sygnałów zakończenia próbkowania i przetwarzania lecz wysyła tylko sygnał zakończenia całego pomiaru to układ kontrolera toru pomiarowego KTP z Fig. 3 zastępuje się układem z Fig. 4, w którym nie występuje układ dzielnika częstotliwości DF8, zaś sygnał cyfrowy sterujący multiplekserem MUX jest sygnałem wyjściowym dzielnika częstotliwości DF2A.If the ADC converter does not send sampling and processing termination signals, but only sends the signal to complete the entire measurement, then the KTP measurement path controller circuit from Fig. 3 is replaced by the circuit from Fig. 4, in which there is no frequency divider DF8, and the digital signal controlling the MUX multiplexer is the output of the frequency divider DF2A.

Układ kontrolera toru pomiarowego KTP z Fig. 4 można zastosować także w przypadku gdy przetwornik ADC wysyła oba sygnały zakończenia próbkowania i przetwarzania przy czym sygnał zakończenia próbkowania nie jest podłączony do kontrolera toru pomiarowego KTP.The KTP track controller system from Fig. 4 can also be used in the case when the ADC sends both sampling and processing termination signals, and the sampling termination signal is not connected to the KTP measurement line controller.

Przedstawiony powyżej układ pomiarowy według wynalazku należy uważać za przykładowy układ. Poszczególne elementy układu mogą mieć postać układów cyfrowych lub analogowych. Dla specjalisty będzie oczywistym, w jaki sposób zrealizować poszczególne bloki w celu spełnienia ich funkcjonalności. W jednej z możliwych realizacji, układ pomiarowy może być zrealizowany w postaci procesora sterowanego odpowiednim oprogramowaniem. W innej realizacji, układ pomiarowy może być zrealizowany w postaci układu programowalnych bramek logicznych FPGA.The measurement arrangement of the invention outlined above is to be considered as an exemplary arrangement. The individual elements of the circuit may be in the form of digital or analog circuits. It will be obvious to a skilled person how to implement the individual blocks in order to fulfill their functionality. In one of the possible implementations, the measurement system may be implemented in the form of a processor controlled by appropriate software. In another embodiment, the measurement circuitry may be implemented as an FPGA programmable logic circuit.

Zastrzeżenia patentowePatent claims

Claims (10)

1. Układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, zawierający:1.A system for measuring the resistance, reactance and impedance module of a bi-terminal fed with sinusoidal alternating current, including: • parę zacisków wejściowych, do których przyłączone jest źródło napięcia sinusoidalnie zmiennego (G), • parę zacisków wyjściowych, do których przyłączony jest dwójnik (D), którego parametry impedancji są mierzone, • przyłączony pomiędzy parami zacisków układ przetwarzający prąd dwójnika na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do prądu dwójnika, • przyłączony do pary zacisków wyjściowych układ przetwarzający napięcie na dwójniku na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku, • przy czym obydwa sygnały o napięciu proporcjonalnym do prądu dwójnika i sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku są doprowadzone do wejść multipleksera (MUX) przełączającego te sygnały na wejście analogowe przetwornika analogowo cyfrowego (ADC), • przy czym multiplekser (MUX) przełączany jest przez kontroler toru pomiarowego (KTP), który ponadto wzbudza wykonanie pomiaru przez przetwornik analogowo cyfrowy (ADC znamienny tym, że:• a pair of input terminals, to which a source of sinusoidal alternating voltage (G) is connected, • a pair of output terminals, to which a two-terminal socket (D) is connected, the impedance parameters of which are measured, • a system converting the two-terminal current into a voltage signal, connected between the pairs of terminals, o voltage proportional to the two-terminal current, • a system connected to a pair of output terminals converting the voltage at the two-terminal to a voltage signal proportional to the voltage at the two-terminal connector, • where both signals with a voltage proportional to the two-terminal current and the voltage signal with a voltage proportional to the voltage at the connected to the multiplexer inputs (MUX) switching these signals to the analog input of the analog-to-digital converter (ADC), • the multiplexer (MUX) is switched by the measuring line controller (KTP), which also triggers the measurement by the analog-to-digital converter (ADC characterized by the that: • wyjście przetwornika analogowo cyfrowego (ADC) jest połączone z buforem jednostki pamięci (X8) zawierającym wartość ostatniego pomiaru i stanowiącym jeden z ośmiu buforów (Χ1-Χ8) połączonych ze sobą szeregowo i zawierających wartości ostatnich ośmiu pomiarów,• the output of the analog-to-digital converter (ADC) is connected to the memory unit buffer (X8) containing the value of the last measurement and being one of the eight buffers (Χ1-Χ8) connected in series and containing the values of the last eight measurements, PL 231 676 Β1 przy czym kontroler toru pomiarowego (KPT) wywołuje czterokrotny pomiar wartości chwilowej prądu i napięcia na dwójniku (D) w równych odstępach Ts, które są mniejsze od % okresu 7 napięcia, otrzymując odpowiednio wyniki ui = u(ti), U2 = ufa), U3 = ufa), m = ufa) gdzie ti, t2, t3, t4 są kolejnymi czasami pomiarów prądu, oraz ii = ifa), /2 = ufa), 13 = ifa), 14 = ifa) gdzie ts, te, tj, ts są kolejnymi czasami pomiarów prądu, przy czym kolejność wykonania czterech pomiarów wartości chwilowej ui, U2, U3, U4 na dwójniku D względem czterech pomiarów wartości chwilowej natężenia prądu ii, i2,13,14 płynącego przez dwójnik (D) jest dowolna przy zachowaniu warunku, że pierwszy pomiar wartości chwilowej napięcia na dwójniku ui = ufa) i pierwszy pomiar wartości chwilowej natężenia prądu płynącego przez dwójnik ii = ifa) jest realizowany w odstępie czasu Tp równym % okresu Ts, przy czym jeżeli pierwszy wykonywany jest pomiar napięcia to kolejne bufory (Χ1-Χ8) zawierają wartości xi = ui, Χ2 = ii, Χ3 = U2, Χ4 = 12, xs = U3, xe = h, xi - U4, xs = 14, zaś jeżeli pierwszy wykonywany jest pomiar prądu, to kolejne bufory (Χ1-Χ8) zawierają wartości xi =ii, Χ2 = ui, Χ3 = 12, Χ4 =U2, Χ5 = 13, X6 = U3, Χ7 = 14, xs = U4, natomiast wyjścia buforów (Χ1-Χ8) są przyłączone do wejścia układu obliczania parametrów (UOP).PL 231 676 Β1, the test track controller (KPT) measures the instantaneous value of the current and voltage at the double junction (D) four times at equal intervals T s , which are less than% of the voltage period 7, obtaining the results ui = u (ti), respectively, U2 = Ufa), U3 = Ufa), m = Ufa) where ti, t2, t3, t4 are consecutive times of current measurements, and ii = ifa), / 2 = trust), 13 = ifa), 14 = ifa) where ts, te, i.e., ts are successive times of current measurements, the sequence of making four measurements of the instantaneous value ui, U2, U3, U4 on the dipole D with respect to the four measurements of the instantaneous value of the current ii, i 2 , 13 , 14 flowing through the dipole ( D) is arbitrary, with the condition that the first measurement of the instantaneous value of the voltage at the junction ui = ufa) and the first measurement of the instantaneous value of the current flowing through the junction ii = ifa) are performed with the time interval T p equal to% of the period T s , where the first voltage measurement is performed, then the following buffers (Χ1-Χ8) contain the value i xi = ui, Χ2 = ii, Χ3 = U2, Χ4 = 12, xs = U3, xe = h, xi - U4, xs = 14, and if the first current measurement is performed, then the subsequent buffers (Χ1-Χ8) contain values xi = ii, Χ2 = ui, Χ3 = 12, Χ4 = U2, Χ5 = 13, X6 = U3, Χ7 = 14, xs = U4, while the outputs of the buffers (Χ1-Χ8) are connected to the input of the parameter calculation system (UOP ). przy czym układ obliczania parametrów (UOP) wzbudzany jest po zebraniu pomiarów i oblicza następujące parametry: o parametr pomocniczy 0i według wzoru:the parameter calculation system (UOP) is activated after collecting the measurements and calculates the following parameters: o auxiliary parameter 0i according to the formula: dla x3 = 0 dla x3 Ψ 0 λ xt 2 + 4x3 (x3 + x7) < 0for x 3 = 0 for x 3 Ψ 0 λ x t 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 ) <0 2x, *i2x, * i 4x3 4x 3 Xi-^x,z+4x3(x3 + x7) 4x3 xt + ^x,2 + 4x3 (x3 + x7) dla x3 * 0 a x,2 + 4x3 (x3 + x7 ) > 0 λ x, + 2x5 < 0 dla x3 T- 0 λ X]2 + 4x3 (x3 + x7) > 0 λ x, + 2x5 > 0Xi- ^ x, z + 4x 3 (x 3 + x 7 ) 4x 3 x t + ^ x, 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 ) for x 3 * 0 ax, 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 )> 0 λ x, + 2x 5 <0 for x 3 T- 0 λ X] 2 + 4x 3 (x 3 + x 7 )> 0 λ x, + 2x 5 > 0 -γλ3 parametr pomocniczy 02 według wzoru:-γλ 3 auxiliary parameter 02 according to the formula: dla x4 = 0 dla x4 T Ολχ^ +4x4 (x4 +x8) < 0for x 4 = 0 for x 4 T Ολχ ^ + 4x 4 (x 4 + x 8 ) <0 2x2 X22x 2 X 2 4x4 X2~ylX2+ĄxAX4+Xs)4x 4 X 2 ~ yl X 2 + Ąx A X 4+ X s) 4x4 x2+^x2+4x4 (x4+x8) 4x4 dla x4 # 0 λ x2 + 4x4 (x4 + x8) > 0λx2 + 2x6 < 0 dla x4 Φ 0λ x2 + 4x4 (x4 + x8) > 0 λ x2 + 2x6 > 0 parametr pomocniczy 0 według wzoru funkcji:4x 4 x 2 + ^ x 2 + 4x 4 (x 4 + x 8 ) 4x 4 for x 4 # 0 λ x 2 + 4x 4 (x 4 + x 8 )> 0λx 2 + 2x 6 <0 for x 4 Φ 0λ x 2 + 4x 4 (x 4 + x 8 )> 0 λ x 2 + 2x 6 > 0 auxiliary parameter 0 according to the function formula: o własności:about ownership: A</(0„0,)<0,A </ (0, 0,) <0, 0,>f(0„0,)i0, dla θι < θ2 dla > θ2 0,> f (0, 0,) i0, for θ ι2 for> θ 2 PL 231 676 Β1 o parametr pomocniczy a według wzoru funkcji:PL 231 676 Β1 by the auxiliary parameter a according to the function formula: a = 2χ5χίΘ - (x5 2 + Xy ) o parametr pomocniczy b według wzoru:a = 2χ 5 χ ί Θ - (x 5 2 + Xy) by an auxiliary parameter b according to the formula: = 2x6x7ć?-(x5x6 + x7x8) o parametr pomocniczy c według wzoru:= 2x 6 x 7 æ? - (x 5 x 6 + x 7 x 8 ) with the auxiliary parameter c according to the formula: c = 2x6xg0-(xg + x8) o parametr pomocniczy d według wzoru:c = 2x 6 x g 0- (xg + x 8 ) o auxiliary parameter d according to the formula: d = x5x8 - x6x7 o rezystancję R dwójnika, której wartość które przekazuje w sposób pośredni lub bezpośrednio do interfejsu układu (INT):d = x 5 x 8 - x 6 x 7 o the resistance R of the two-terminal, the value of which is transferred directly or indirectly to the system interface (INT): w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:when voltage is measured first, according to the formula: b + d /l + $ w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:b + d / l + $ when the current measurement is performed first, according to the formula: b + d /1 + 0 R=a-Ja N 2 o reaktancję Xdwójnika, której wartość które przekazuje w sposób pośredni lub bezpośrednio do interfejsu układu (INT):b + d / 1 + 0 R = a-I N 2 o the X-double reactance, the value of which is transmitted directly or indirectly to the system interface (INT): w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:when voltage is measured first, according to the formula: b-db-d Χc V 2 w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:Χc V 2 when the current measurement is performed first, according to the formula: v d-b 1-0 X = a-\a \ 2 o moduł impedancji (zawadę) |Z| dwójnika, której wartość które przekazuje w sposób pośredni lun bezpośredni do interfejsu układu (INT): v db 1-0 X = a - \ a \ 2 o impedance module (hindrance) | Z | doublet, the value of which passes indirectly or directly to the system interface (INT): w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:when voltage is measured first, according to the formula: w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:when the current is measured first, according to the formula: gdzie występujący we wzorach na rezystancję reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałym współczynnikiem wyznaczonym według wzoru:where the coefficient a in the formulas for resistance and the impedance modulus is a constant coefficient determined according to the formula: a, a-a.a, a-a. PL 231 676 Β1 w którym αι jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością prądu dwójnika (D) a wartością na wyjściu przetwornika (ADC), zaś a2 jest współczynnikiem proporcji pomiędzy wartością napięcia na dwójniku (D) a wartością na wyjściu przetwornika (ADC).PL 231 676 Β1 where αι is the ratio between the two-terminal current (D) and the converter output (ADC) value, and a 2 is the ratio between the two-terminal voltage (D) and the converter output (ADC). 2. Układ pomiarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem napięcia sinusoidalnie zmiennego jest generator (G) napięcia sinusoidalnie zmiennego.2. The measuring system according to claim The method of claim 1, characterized in that the source of the sinusoidal voltage is a sinusoidal voltage generator (G). 3. Układ pomiarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że układ przetwarzający prąd dwójnika na sygnał napięciowy stanowi rezystor wzorcowy (RW) przyłączony pomiędzy jednym z zacisków wejściowych i jednym z zacisków wyjściowych wraz z wzmacniaczem różnicowym (W1) mierzącym napięcie na rezystorze wzorcowym (RW).3. The measuring system according to claim The circuit according to claim 1, characterized in that the circuit converting the two-terminal current into a voltage signal is a standard resistor (RW) connected between one of the input terminals and one of the output terminals together with a differential amplifier (W1) measuring the voltage across the standard resistor (RW). 4. Układ pomiarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że układ przetwarzający napięcie na dwójniku na sygnał napięciowy o napięciu proporcjonalnym do napięcia na dwójniku stanowi wzmacniacz różnicowy (W2).4. The measuring system according to claim The circuit according to claim 1, characterized in that the circuit converting the voltage across the two terminal into a voltage signal proportional to the voltage across the terminal is a differential amplifier (W2). 5. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że jeżeli jednostka arytmetyczno logiczna w układzie obliczania parametru Θ (UO©) oblicza wartość parametru Θ spełniającą warunek 16>| > 1 — ε gdzie ε e (0; 10’1], przy czym ε e (10 5; 10’2], to wartość zmieniana jest na wartość wyznaczaną według wzoru:5. The measurement system according to claim 1, The method according to claim 1, characterized in that if the arithmetic logic unit in the parameter calculator Θ (UO ©) calculates the value of the parameter Θ satisfying the condition > 1 - ε where ε e (0; 10 ' 1 ], where ε e (10 5 ; 10' 2 ], then the value is changed to the value determined according to the formula: Θ = -\ + ε dlać?<0 θ = \-ε dla#>0Θ = - \ + ε for? <0 θ = \ -ε for #> 0 6. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że parametr pomocniczy 0jest obliczany według wzoru na średnią Chisinego.6. The measurement system according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the auxiliary parameter 0 is calculated according to the Chisine mean formula. 7. Układ według zastrz. 1 lub 6, znamienny tym, że parametr pomocniczy Θ jest obliczany według wzoru na średnią arytmetyczną:7. The system according to p. 1 or 6, characterized in that the auxiliary parameter Θ is calculated according to the arithmetic mean formula: θ{ + 6ζ 2θ { + 6ζ 2 8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kontroler toru pomiarowego (KTP) wzbudza układ obliczania parametrów (UOP) po zmierzeniu pierwszych czterech wartości chwilowych prądu i czterech wartości chwilowych napięcia, oraz po zmierzeniu każdej kolejnej wartości chwilowej prądu lub napięcia.8. The system according to p. The method of claim 1, characterized in that the test track controller (KTP) excites the parameter computation system (UOP) after measuring the first four instantaneous current values and four instantaneous voltage values, and after measuring each successive instantaneous current or voltage value. 9. Układ według zastrz. 1 i 8, w którym przetwornik (ADC) wysyła cyfrowe sygnały zakończenia próbkowania i przetwarzania, znamienny tym, że kontroler toru pomiarowego (KTP) zawiera:The system according to p. The method of claim 1 and 8, wherein the converter (ADC) sends digital sampling and processing completion signals, characterized in that the metering controller (KTP) comprises: • generator cyfrowego sygnału zegarowego (CLK), którego wyjście jest podłączone do wejścia wzbudzania pomiaru przetwornika ADC, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2B), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego przetwornika (ADC) informującego, że przetwornik (ADC) zakończył próbkowanie, natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia sterującego multipleksera (MUX), • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2A), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego jednego z buforów jednostek pamięci (X8) z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci (Χ1-Χ8) przyłączonych do przetwornika (ADC) informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru, natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia sygnału cyfrowego układu obliczania parametrów (UOP) informującego czy w buforach jednostek pamięci przechowujących wartości piątego i siódmego pomiaru (X5 i X7) zapisane są wartości chwilowe prądu czy napięcia, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów układ bufora resetu o długości 8 (UBR8), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego jednego z buforów jednostek pamięci (X8) z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci (Χ1-Χ8) przyłączonych do przetwornika (ADC) informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru, natomiast wyjście przyłączone jest do układu obliczania parametrów (UOP) do wejścia sygnału cyfrowego wzbudzającego obliczanie parametrów, przy czym gdy nadejdzie pierwszych siedem sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR8) nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia ósmego• digital clock signal generator (CLK), the output of which is connected to the excitation input of the ADC converter measurement, • frequency divider reset at the moment of starting the measurements by a value equal to 2 (DF2B), whose input is connected to the digital signal output of the converter (ADC) informing, that the converter (ADC) has finished sampling, and the output is connected to the multiplexer control input (MUX), • the frequency divider reset at the start of measurements by a value equal to 2 (DF2A), whose input is connected to the digital signal output of one of the memory unit buffers ( X8) from the eight memory unit buffers (Χ1-Χ8) connected in series to the converter (ADC) informing that the measurement value has been stored in the buffer queue, while the output is connected to the digital signal input of the parameter calculation system (UOP) indicating whether the memory unit buffers that hold pia values of this and the seventh measurement (X5 and X7), the instantaneous values of current or voltage are stored, • reset buffer system with a length of 8 (UBR8), reset at the moment of starting the measurements, the input of which is connected to the digital signal output of one of the memory unit buffers (X8) with Eight memory unit buffers (Χ1-Χ8) connected in series to the converter (ADC) informing that the measurement value has been stored in the buffer queue, while the output is connected to the parameter calculation system (UOP) to the input of the digital signal triggering the calculation of parameters, with when the first seven initiation signals come, the buffer (UBR8) does not transmit the excitation signal to the output, but in the case of the eighth PL 231 676 B1 i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR8) przekazuje sygnał wzbudzenia na swoje wyjście.After the initialization signals, the buffer (UBR8) forwards an excitation signal to its output. 10. Układ według zastrz. 1 i 8, w którym przetwornik (ADC) wysyła cyfrowy sygnał zakończenia przetwarzania natomiast nie wysyła cyfrowego sygnału o zakończeniu próbkowania lub sygnał ten nie jest podłączony do kontrolera toru pomiarowego (KTP), znamienny tym, że kontroler toru pomiarowego (KTP) zawiera:10. The system according to p. 1 and 8, in which the converter (ADC) sends a digital signal to terminate the processing, but does not send a digital signal about the end of sampling, or the signal is not connected to the measuring line controller (KTP), characterized in that the measuring line controller (KTP) comprises: • generator cyfrowego sygnału zegarowego (CLK), którego wyjście jest podłączone do wejścia wzbudzania pomiaru przetwornika ADC, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów dzielnik częstotliwości przez wartość równą 2 (DF2A), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego jednego z buforów jednostek pamięci (X8) z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci (X1 -X8) przyłączonych do przetwornika (ADC) informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru, natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia sterującego multipleksera (MUX) oraz do wejścia sygnału cyfrowego układu obliczan ia parametrów (UOP) informującego czy w buforach jednostek pamięci przechowujących wartości piątego i siódmego pomiaru (X5 i X7) zapisane są wartości chwilowe prądu czy napięcia, • resetowany w momencie rozpoczęcia pomiarów układ bufora resetu o długości 8 (UBR8), którego wejście przyłączone jest do wyjścia sygnału cyfrowego jednego z buforów jednostek pamięci (X8) z połączonych ze sobą szeregowo ośmiu buforów jednostek pamięci (X1-X8) przyłączonych do przetwornika (ADC) informującego, że w kolejce buforów została zapisana wartość pomiaru, natomiast wyjście przyłączone jest do układu obliczania parametrów (UOP) do wejścia sygnału cyfrowego wzbudzającego obliczanie parametrów, przy czym gdy nadejdzie pierwszych siedem sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR8) nie przekazuje sygnału wzbudzenia na wyjście, natomiast w przypadku nadejścia ósmego i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR8) przekazuje sygnał wzbudzenia na swoje wyjście.• a digital clock signal generator (CLK), the output of which is connected to the ADC measurement excitation input, • the frequency divider reset at the moment of starting the measurements by a value equal to 2 (DF2A), whose input is connected to the digital signal output of one of the memory unit buffers ( X8) from eight memory unit buffers connected in series (X1 -X8) connected to the converter (ADC) informing that the measurement value has been stored in the buffer queue, while the output is connected to the multiplexer control input (MUX) and to the digital signal input of the system calculation of parameters (UOP) informing whether the instantaneous values of current or voltage are stored in the buffers of memory units storing the values of the fifth and seventh measurement (X5 and X7), • reset buffer system with a length of 8 (UBR8), whose input is connected to is to the digital signal output of one of the memory unit buffers (X8) of eight series-connected buffers of memory units (X1-X8) connected to the converter (ADC) informing that the measurement value has been stored in the buffer queue, and the output is connected to the parameter calculator (UOP) to the input of the digital signal of the excitation calculating parameters, whereby when the first seven initiation signals arrive, the buffer (UBR8) does not transmit the wake-up signal to the output, while when the eighth and subsequent initiation signals arrive, the buffer (UBR8) transfers the wake-up signal to its output.
PL412673A 2015-06-11 2015-06-11 Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage PL231676B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412673A PL231676B1 (en) 2015-06-11 2015-06-11 Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412673A PL231676B1 (en) 2015-06-11 2015-06-11 Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL412673A1 PL412673A1 (en) 2016-12-19
PL231676B1 true PL231676B1 (en) 2019-03-29

Family

ID=57542455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL412673A PL231676B1 (en) 2015-06-11 2015-06-11 Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL231676B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL412673A1 (en) 2016-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9448263B2 (en) Power quality monitoring apparatus for railway power system
WO2007144789A3 (en) Instrument and method for measuring partial electrical discharges in an electrical system
CN110161324B (en) A low-frequency electric field multi-point synchronous measurement and wireless transmission method
RU2125258C1 (en) Method and device for identification of complex of thermophysical properties of solid materials
CN104808136A (en) Device for testing relevance between chip temperature and current intensity
RU2380715C1 (en) Counter of electricity losses
PL231676B1 (en) Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage
JP2013153424A5 (en)
CN107014514B (en) Remote temperature sensing
Fernández et al. Low-power self-energy meter for wireless sensor network
PL231674B1 (en) Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage
PL231679B1 (en) Method for measuring active, wattless and apparent power consumed by two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring active, wattless and apparent power consumed by two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage
PL231675B1 (en) Method for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring resistance, reactance and impedance module of the two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage
PL232462B1 (en) Method for measuring active, wattless and apparent power consumed by two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring active, wattless and apparent power consumed by two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage
RU2365884C1 (en) Digital temperature metre
PL231677B1 (en) Method for measuring active, wattless and apparent power consumed by two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage and the system for measuring active, wattless and apparent power consumed by two-terminal network powered by sinusoidal alternating voltage
RU2260842C2 (en) Statistical analyzer of quality and recording of electric power flow
RU63547U1 (en) REFERENCE WATCH METER COUNTER
Vyas et al. Design and development of a plug-in type wireless data logger for energy measurement
Muruganandam et al. An Internet of Things Based Single-phase Improved Accuracy Smart Energy Meter with Specially Designed Power Factor Measurement using GSM and Microcontrollers
RU53791U1 (en) DIAGNOSTIC DEVICE FOR RADIO ELECTRONIC EQUIPMENT BY CURRENT STATE
CN113125961A (en) Battery detection method and device
RU39231U1 (en) SINUSOIDAL VOLTAGE FREQUENCY METER
RU2267791C2 (en) Harmonic process amplitude meter (versions)
JPS61260120A (en) Electronic integrating instrument