Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в электронных вольтметрах эффективного значения переменного напряжения. Известен преобразователь деиствующего значения переменного напряже ния в постоянное содержащий два тер мопреобразователя с нагревателями и термодарами и дифференциальный усилитель, между входами которого под(лючeны соединенные встречно-последовательно термопары термопреобразователей, а к выходу подключен нагреватель одного из термопреобразователей, при этом нагреватель другого тер 1опреобразователя соединен с входог преобразователя Ul 3Известный преобразователь имеет н достаточно широкий динамический диапазон входного сигнала, так как у н го не стабилизируются температурные рабочие точки термопреобразователей Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пре образователь действующего значения переменного напряжения в постоянное содержащий первый и второй термопре образователи с нагревателями и термо парами, первый резистор, включенный между выводом нагревателя первого те мопреобразователя и входом преобразо вателя, первый дифференциЕшьный усилитель , между входами которого вклю чены соединенные встречно-последовательно термопары термопреобразователей, выход первого дифференциального усилителя соединен с выходом преобразователя и через второй резистор подключен к нагревателю второго тертугопреобразователя, а свободные выводы нагревателей соединены с общей шиной, второй дифференциальный усилитель, выход которого соединен с третьим резистором, а сздин из входов связан с выходом источника опорного постоянного напряжения и четвертый резистор С2 3. Однако такой преобразователь имеет недостаточно широкий динамический диапазон в области больших значений входных сигналов из-за перегрузки термопреобразователей. Цель изобретения - расширение динамического диапазона входного сигнала и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь действующего значения переменного напряжения в по тоянное, содержащий первый и второй Tepi-юпреобразователи с нагревателями и термопарами, первый резистор, - включенный между выводом нагревателя первого термопреобразователя и входом преобразователя, первый диффе ренциальный усилитель, между входами которого включены соединенные встреч но-последовательно термопагмл термопреобразователей, а выход первого дифференциального усилителя соединен с выходом преобразователя и через второй резистор подключен к нагревателю второго термопреобразователя, а свободные выводы нагревателей соединены с общей шиной, второй дифференциальный усилитель, выход, которого соединен с яретьим резистором, а один из входов связан с выходом источника опорного постоянного напряжения, и четвертый резистор, дополнительно введены сумматор и дифферен- цирующее устройство, при этом вход дифференцирующего устройства соединен с одним из входов сумматора, свободным выводом третьего резистора и точкой соединения входа первого дифференциального усилителя .с выводом термопары первого термопреобразователя, выход дифференцирующего устройства соединен с другим входом сумматора, выход сумматора соединен с другим входом дифференциального усилителя, выход которого через четвертый резистор соединен с точкой соединения первого дифференциального усилителя с выводом термопары второго термопреобразователя, а объединенные вьгооды термопар термопреобразователей соединены .с общей шиной. На чертеже предст,авлена электрическая принципиальная схема пР образователя действующего значения переменного напряжения в постоянное. Преобразователь действу рхдего значения переме иного иапрякения в постоянное содержит первый и второй термопреобразователи 1 и 2 с нагревателями 1.1 и 2.1 и тегалопарами , 1.2 и 2.2, первый резистор 3, включенный между выводом нагревателя 1.1 первого термситреобразователя 1 и входсм преобразователя, первый дифференциальный усилитель 4, между входами которого включены соединенные встречно-последовательно термопары 1.2 и 2.2 термопреобразователей 1 и 2, а выход первого дйффер нцйгзльного усилителя 4 соединен с выход 6м. преобразователя и через второй резистор 5 подключен к нагревателю 2.1 второго термопреобразователя 2, свободные выводы нагревателей 1,1 и 2.1 соединены с общей шиной, второй дифференциальный усилитель б, выход которого соединен с третьим резистором 7, а один из входов связан с выходом источника 8 опорного постоянного напряжения, и четвертый резистор 9. В преобразователь дополнительно введены сумматор 10 и дифференцирующее устройство 11, при этом вход последнего соединён с одним из входов сумматора 10, свободным выводом третьего резистора 7 и точкой соединения входа первого дифференциального усилителя 4 с выводом термопары 1.2 первого термопреобразователя 1, выход дифференцирукяцего устройства 11 соединен с другим входом сумматора 10, выход сумматора 10 соединен с другим входом второго диф ференциального усилителя б, выход которого через четвертый резистор 9 соединен с точкой соединения первого дифференциального усилителя 4 с выво дом термопары 2.2 второго термопреобразователя 2, а объединенные выводы термопар 1.2 и 2.2 термопреобразователей 1 и 2 соединены с общей шиной. ... Преобразователь действуилдего значения переменного напря хения в постоянное рэботает следующим образом. В отсутствии входного сигнала напряжение на выводах термопары 1.2 термопреобразователя 1 и на соответствующем входе второго дифференциального усилителя б отсутствует. Вследствие наличия на другой входе второго дифференциального усилителя 6 выходного постоянного напряжения источника 8 опорного постоянного напряжения, на выходе второго дифферен циального усилителя б также имеется напряжение, под действием которого через термопаЕал 1.2 и 2,2 термопреоб разователей 1 и 2 протекает разогреваю1дай их ток. По мере прогрева термопар напряжение на термопаре 1.2 во растает, а разность входных напряжений второго дифференциального усилителя б уменьшается, вследствие чего уменьшается его выходное напряжение и ток разогрева термопар 1.2 и 2.2. При увеличении напряжения на термопаре 1.2 до выходного напряжения источника 8 опорного постоянного напряжения ток разогрева термопар lj,2 и 2.2 становится равным нулю, а термопреобразователи 1 и 2 разогре ваются до текшературы, при которой преобразование сигнгшов оптимально и которая задается выходным напряжением источника 8 опорного постоянног напряжения. При уменьшении температуры термопреобразователей 1 и 2 . уменьшается напряжение на термопаре 1.2 и соответствующем входе второго дифференциального усилителя б, что приводит к увеличению напряжения на его выходе и к увеличению тока разогрева термопар 1.2 и 2.2. При подаче сигнала на вход преобразователя нагреватель 1.1 термопреобразователя 1 нагревает термопару ±.2 и на ее выводах увеличивается на пряжение, прикладываемое к соответст вующему входу первого дифференциального усилителя 4. На выходе первого дифференциального усилителя 4 увеличивается напряжение до такого уровня, что ток, протекающий через нагреватель 2.1 термопреобразователя 2 вызывает его нагрев и соответствующее увеличениенапряжения на термо-, паре 2.2 термопреобразователя 2, при котором разность между напряжениями на входах первого дифференциального усилителя 4 стремится к нулю. Поскольку термопреобразователь 1 пре;образует действующее значение напряжения входного сигнала в постоянное напряжение, то и вЫходное постоянное напряжение преобразователя пропррционально действующему значению вход- / ного сигнала. При дальнейшем,повышении входного сигнала напряжение на термопаре 1.2 термопреобразователя 1 превышает выходное напряжение источника 8 опорного постоянного напряжения, п оэтому напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 6 и ток, протекающий через его вы:код и термопары 1.2 и 2.2, меняют знак. При этом выходной ток второго дифференциального усилителя б вызывает охлаждение термопар 1.2 и 2.2 вследствие эффе1кта Пельтье, чем противодействует их перюгреву нагревателями за счет входного сигнала и уравновешивакрщего в.ыходного сигнала преобразователя. Таким образе,, -температурная рабочая точка термопреобразователей 1 и 2 стабилизируется при больших уровнях входных сигналов, что позволяет избежать перегрузки термопреобразователей 1 и 2 и расширить динамический диапазон входного сигнала. Напряжение с термопары 1.2 термопреобразователя 1 поступает на вход второго дифференциального усилителя б через сумматор 10, а на другой вход сумматора 10 подается напряжение с выхода дифференцирующегоустройства 11, пропорциональное скорости изменения напряжения термопа ял 1.2. Следовательно, выходное напряжение второго дифференциального усилителя 6 и его выходной ток, вызывающий разогрев или охлаждение теЕ 1опар 1.2 и 2.2 зависят от скорости изменения входного сигнала, что. также способствует расширению его динамического диапазона. Выход источника опорного постоянного напряжения может- быть подключен к входу второго дифференциального усилителя через термоком пенсированный делитель, что обеспечивает стабильную работу.преобразоваТеля в диапазоне температур.

УХ

L.PL.J

y-i.j

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. В ПОСТС ННОЕ, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый резистор, включенный между выводом нагревателя первого термопреобразователя и входом преобразователя, первый дифференциальный усилитель, между входами котсчрого включены соединенные, встречно-последовательно термопары термсмтреобразоватепей, а выход первого дифференххиального усилителя соединен с выходом преобIразователя и через второй резистор подключен к нагревателю второго термопреобразователя, а свободные выво-. ды нагревателей соединены с общей ьшной, второй дифференциёшьный усилитель, выход соединен с третьим резистором, а один из вхо-: дов связан с выходом источника опорного постоянного напряжения, и четвертый резистор, отличающийся тем, что, с целью расшире иия динамического диапазона входного сигнала и повьшения надежности, в него введе{«:1 сумматор и дифференцирующее устройство, при вход -дифференцирующего устройства соединен с одним из входов су|«4атора, свободньм выводом третьего резистора и точксМ соединения входа первого дифф енциапьного усилителя с выводом те1и юпары первого термопреобразователя, .выход дифференцируищего устройства соединен с другим вкопом сумматора, выход eyi«iaTopa соединен с другю« входом второго дифференциального усилителя, выход которого через резистор соединен с точкой соедцинення первого дифференциального усилителя с вывсдсж терм ятары термопреобразоваСП тепя, а объединен ШзЮ выводы термопар термопреобразователей соединены оо с общей шиной. sj