Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК G01R19/02 

fft

л/ Изобретение относится к электро измерительной технике и может быть использовано при создании вольтметров и преобразователей переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратичного значения с линейной функцией преобразования. Известно устройство для преобра зования переменного напряжения в пЪстоянное по уровню среднеквадратичного значения, которое постро но на базе квадрируквдих устройств обратной связью по фокальному параметру. Оно содержит формировател модуля входного канала, к выходу которого подключен квадратичный аппроксиматор на операционных усилителях и фильтр нижних частот, причем вторые входы аппроксиматора и фильтра подключены к входу устройства, а выход фильтра подключен к третьему входу аппроксиматора и выходу устройства 1. Недостатком этого устройства яв ляется значительная погрешность преобразования, зависящая от формл входного напряжения, уменьшение которой связано с увеличением коли чества аппроксимирующих участков, что усложняет устройство. Наиболее близким к изобретению является измерительный преобразователь переменного напряжения в по тоянное, содержащий первый инверто входного сигнала, к входу и, выходу которого подключены входы первого переключателя, выход которого чере фильтр нижних частот подключен к выходу преобразователя и входу вто рого инвертора, вход и выход которого .подключены к входам второго переключателя, выход которого подключен к первым входам элемента сравнения и интегратора, выход кот рого подключен к второму входу эле мента сравнения, выход которого по ключен к управляющим входам первого и второго переключателей, а вто рой вход интегратора подключен к входу первого инвертора {,2.. Недостатком этого устройства является значительная погрешность преобразования, складывающаяся из динамической погрешности, вызванно ростом частоты перемены направле- ния интегрирования интегратора при увеличении амплитуды сигнала, и мультипликативной погрешности, выз ванной нестабильностью коэффициентов передачи .фильтра нижних частот и инверторов , Цель изобретения - повышение то ности преобразования путем устрАне ния мультипликативных и частотных погрешностей. , Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий элемент срав-, нения, выход которого соединен с . управляющим входом первого переключателя, первый вход которого соединен с входом преобразователя, второй переключатель, входы которого соединены с входом и выходом инвертора, интегратор, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с выходом пpeoбpaзqвaтeля, дополнительно введены третий переключатель, триггер, сумматор и два источника разнополярных.постоянных напряжений, выходы которых соединены с входами третьего переклю-чателя, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения и входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом второго переключателя, выход которого соединен с первым вхс5дом сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего переключателя и входом интегратора, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с вторым входом первого переключателя, выход которого соединен с с вторым входом первого переключателя, выход которого соединен с входом инвертора, а выход сумматора (пЪдключен к второму входу элемента сравнения. На чертеже приведена блок-схема измерительного преобразователя переменного напряжения в постоянное. Преобразователь содержит переключатель 1, выход которого соединен с входом интегратора 2 и первым входом сумматора 3, второй вход которого соединен с выходом переключателя 4, а выход - с,первым -входом элемента 5 сравнения, выход которого соединен с управляющими входами переключателей 1 и б и входом триггера 7, выход которого соединен с управляювд-iM входом переключателя 4, к первому входукоторого подключен выход инвертора 8, вход которого подключен к второму входу переключателя 4 и выходу переключателя 6, первый вход которого подключен к входу преобразователя, а второй к выходу преобразователя и выходу фильтра 9 нижних частот, входкоторого соединен с выходом интегратора 2 и вторым входом элемента 5 сравнения,, а к входам переключателя 1 подключены выходы источников 10, 11 разнополярных постоянных напряжений +Е(г, и -EQ. Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное работает схпедуклдим образом.

Входной и выходной сигналы формирователя поочередно через пёре.ключатель 6 поступают на вход инвертора 8 и с его входа и выхода на входы переключателя 4. На выходе переключателя 4 образуется двуполярный сигнал ступенчатой формы, амплитуда которого последовательно равна + Ujr, -i-UBbix, -U, -Ugj,n(. где U входной сигнал преобразователя, а (Jg,yy - его выходной сигнал. Длительность ступенек каждой амплитуды определяется промежутками времени между последовательными срабатываниями элемента 5 сравнения, а изменение знака после прохода входного и выходного сигналов тем, что переключатель 4 переключается вдвое реже чем переключатель 6, так как на его управляющий вход импульсные управления с выхода элемента 5 сравнения поступают через триггер 7. Ступенчатый сигнал с выхода переключателя 4 поступает на первый вход сумматора 3, на второй вход которого с выхода переключателя 1 поступает ступенчатый сигнал, амплитуда которого равна +БО и -Бр ( выходным постоянным напряжением источников 10 и 11), а длительность ступенек одинакова с длительностью ступенек сигнала на первом входе, так как переключа1тели 1 и 6 переключаются синхронно одним и тем же сигналом с выхода элемента 5 сравнения. На выходе сумматора 3 образуется ступенчатый сигнал, амплитуда которого последовательно равна EQ+U, -EQ 4-и gj,n(,

ЕО Ч J&tiv длительность ступенек равна длительности ступенек входных сигналов. Выходной сигнал сумматора поступает на первый вход элемента 5 сравнения, на второй вход

которого поступает выходной сигнал интегратора 2. Интегратор 2 последовательно интегрирует выходное напряжение переключателя 1 ступенчатой формы с амплитудой Ец и -Е , на его выходе появляется треугольное напряжение, тангенс угла наклона которого равен tEg/T, где f - постоянная интегрирования интегратора, а амплитуда - амплитудам ступенчатого напряжения на первом входе элемента 5 сравнения, так как срабатывание элемента 5 сравнения и, следовательно, переключение переключателей 1 и б происходит при равенстве выходных напряжений сумматора 3 и интегратора 2. Выходное треугольное напряжение интегратора усредняется фильтром 9 нижних частот и поступает на выход преобразователя. Зная амплитуду и угол наклона выходного треугольного напряжения интегратора нетрудно определить его среднее значение и,следовательно, выходнЬе напряжение преобразователя, которое равно-VOx

Введение в измерительный преобразователь двух источников разнополярного напряжения., подключенных через дополнительный переключатель к вход интегратора, позволяет исключить влияние дрейфа«нуля интегратора на погрешность преобразования. Введение сумматора, триггера и новых связей позволяет использовать для прохождения входного и выходного сигналов одни и те же цепи: переключатели, инвертор и сумматор, что приводит к исключению мультипликативной погрешности преобразователя и, в целом, к существенному повышению точности.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий элемент сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого переключателя, первый вход которого соединен с входом преобразователя, второй переключатель, входы которого соединены с входом и выходом инвертора, интегратор, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с выходом преобразователя,о т л и ч а ющ и и с я тем,что,с целью повышения точности, в него введены третий переключатель, триггер, сумматор и два источника раэнополярных постоянных напряжений, выходы которых соединены с входами третьего переключателя, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения и входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом второго переключателя, выход которого, соединен с первым входом сумматора, второй вход которого сое(П динен -с выходом третьего переключателя и входом интегратора, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с вторым входом первого пере- ключателя, выход которого соединен с входом инвертора, а выход сумматора подключен к второму входу элемента сравнения.