PL231676B1 - Układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 T_p 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 pomiar

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.

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.

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:

• parametr pomocniczy Θ1 według wzoru:

dla x₃ = 0

dla x₃ Φ 0 λ x² + 4x₃ (x₃ + x₇) < 0

- + 4x₃ (x₃ + x₇)

• parametr pomocniczy Θ2 według wzoru:

PL 231 676 Β1 • parametr pomocniczy Θ według wzoru funkcji:

= /(0,,¾) o własności 'θ_}< <?₂)<ą dla o, <e₂ \θ_}>/(θ„θ₂)>θ₂ ύ\8θ_}>θ₂ 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:

J(9 = -l + s dfa(9<0 θ = 1-ε dlać?>0 • parametr pomocniczy a według wzoru:

a = 2χ₅χ_Ίθ - (x² + x²) • parametr pomocniczy b według wzoru:

b = 2χ₆χ_ίΘ - (x₅x₆ + x₇x_g) • parametr pomocniczy c według wzoru:

c = 2x_ńx_s0-(x² + x²) • parametr pomocniczy d według wzoru:

d = x_sx_&- x₆x₇ • rezystancję R dwójnika:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

_n b + d [Ϊ+0 R = CC-Jc N 2 o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

b + d jl + 0 R-a-Ja N 2 • rezystancję Xdwójnika:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

_v d-b 1-0 X ~a-JPL 231 676 Β1 • moduł impedancji (zawadę) |Z| dwójnika:

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

|z| = «

o w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

Występujący we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałą charakterystyczną, dla danego układu pomiarowego wyznaczaną według wzoru:

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.

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.

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.

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.

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 T_p = ¹AT_S, gdzie T_s jest okresem pomiędzy kolejnymi

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 = T_p = %T.

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.

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.

Kontroler toru pomiarowego KTP ma za zadanie sterowanie torem pomiarowym i układem obliczania parametrów UOP.

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.

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.

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.

PL 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.

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.

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:

χ_Ί

2x, *1 x, - ^x² + 4x₃ (x₃ + x₇)

4x₃

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 > 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.

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 wartości

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:

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

= 0 + 0 λ x₂ + 4x₄ (x₄ + x₈) < 0 * 0λχ₂ +4x₄ (x₄ + χ₈)>0λχ₂ + 2x_ć <0 ψ 0 λ x₂ + 4x₄ (x₄ + x₈) > 0 λ x₂ + 2x₆ > 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.

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.

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:

₌ ^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:

β = -0,9999 dlać*<0 <9 = 0,9999 dla<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.

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:

• wartość parametru a według wzoru:

a = 2x₅x₇(9 — (x₅ ² + x₇ j którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci A, • wartość parametru b według wzoru:

ó = 2x₆x₇0-(x₅x₆+x₇x₈) którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci B, • wartość parametru c według wzoru:

c = 2x₆x₈0-(x² + x₈)

PL 231 676 Β1 którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci C, • wartość parametru d według wzoru:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci 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:

• wartość rezystancji R dwójnika D według wzoru:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci R, • wartość reaktancji Xdwójnika D według wzoru:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci X, • wartość modułu impedancji |Z| dwójnika D według wzoru:

i^zi=^aJI którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci MZ.

Natomiast jeżeli w jednostkach pamięci X3 i X4 są wartości próbek prądu dwójnika D to układ UOK oblicza:

• wartość rezystancji R dwójnika D według wzoru:

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:

X-a d-b

Ϊktórą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci X, • wartość modułu impedancji |Z| dwójnika D według wzoru:

którą zapisuje za pomocą magistrali cyfrowej w jednostce pamięci MZ.

Użyty we wzorach na rezystancję, reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałą charakterystyczną dla danego układu pomiarowego wyznaczaną według wzoru:

^a2 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:

-^LSB w,

LSB a₂ =w₂ gdzie wi jest wzmocnieniem wzmacniacza W1, W2jest wzmocnieniem wzmacniacza W2, R_w jest rezystancją rezystora wzorcowego RW wyrażoną w omach [Ω], natomiast LSB jest wartością napięcia odpowiadającą 1 bitowi przetwornika ADC wyrażoną w woltach [V].

Po zapisaniu obliczonych wartości układ UOK wysyła sygnał cyfrowy do kontrolera interfejsu KI informujący o wyznaczeniu wartości parametrów impedancji.

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.

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.

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.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (10)

1. Układ do pomiaru rezystancji, reaktancji i modułu impedancji dwójnika zasilanego prądem sinusoidalnie zmiennym, zawierający:

• 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:

• 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,

PL 231 676 Β1 przy czym kontroler toru pomiarowego (KPT) wywołuje czterokrotny pomiar wartości chwilowej prądu i napięcia na dwójniku (D) w równych odstępach T_s, 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 T_p równym % okresu T_s, 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).

przy czym układ obliczania parametrów (UOP) wzbudzany jest po zebraniu pomiarów i oblicza następujące parametry: o parametr pomocniczy 0i według wzoru:

dla x₃ = 0 dla x₃ Ψ 0 λ x_t ² + 4x₃ (x₃ + x₇) < 0

2x, *i

4x₃

Xi-^x,^z+4x₃(x₃ + x₇) 4x₃ x_t + ^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 > 0

-γλ₃ parametr pomocniczy 02 według wzoru:

dla x₄ = 0 dla x₄ T Ολχ^ +4x₄ (x₄ +x₈) < 0

2x₂ ^X2

4x₄ ^X2~yl^X2^+ĄxA^X4+^Xs)

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:

o własności:

A</(0„0,)<0,

0,>f(0„0,)i0, dla θ_ι < θ₂ dla > θ₂

PL 231 676 Β1 o parametr pomocniczy a według wzoru funkcji:

a = 2χ₅χ_ίΘ - (x₅ ² + Xy ) o parametr pomocniczy b według wzoru:

= 2x₆x₇ć?-(x₅x₆ + x₇x₈) o parametr pomocniczy c według wzoru:

c = 2x₆x_g0-(xg + x₈) o parametr pomocniczy d według wzoru:

d = x₅x₈ - x₆x₇ o rezystancję R dwójnika, której wartość które przekazuje w sposób pośredni lub bezpośrednio do interfejsu układu (INT):

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

b + d /l + $ w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

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):

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

b-d

Χc V 2 w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

_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):

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar napięcia, według wzoru:

w przypadku gdy najpierw wykonywany jest pomiar prądu, według wzoru:

gdzie występujący we wzorach na rezystancję reaktancję i moduł impedancji współczynnik a jest stałym współczynnikiem wyznaczonym według wzoru:

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).

2. Układ pomiarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem napięcia sinusoidalnie zmiennego jest generator (G) napięcia sinusoidalnie zmiennego.

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).

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).

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:

Θ = -\ + ε dlać?<0 θ = \-ε dla#>0

6. Układ do pomiaru według zastrz. 1, znamienny tym, że parametr pomocniczy 0jest obliczany według wzoru na średnią Chisinego.

7. Układ według zastrz. 1 lub 6, znamienny tym, że parametr pomocniczy Θ jest obliczany według wzoru na średnią arytmetyczną:

θ_{ + 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.

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:

• 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

PL 231 676 B1 i kolejnych sygnałów inicjacyjnych bufor (UBR8) przekazuje sygnał wzbudzenia na swoje wyjście.

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:

• 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.