Фазочувствительное устройство для измерения напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации вольтметров амплитудного и среднего значений переменного напряжения промьшшенной частоты. Целью изобрете.ния .является повыше ние точности устройства путем исключения влияния изменения параметров его основных элементов, на результаты измерения и чувствительности благода ря увеличению коэффициента передачи измеряемого сигнала.от входа к выходу. На чертеже представлена.принципиальная электрическая схема предлагае мого фазочувствительного устройства для изменения йапряжания. Устройство содержит резисторы 1-5 диодный выпрямительный мост 6, источ ник питания переменного тока .с выводами 7 и 8, гальванометр 9, полевой транзистор 10, клеммы 11 и 12 для подключения источника измеряемого .напряжения. Резисторы 1-3 и выпрямительный мост 6 образуют плечи измерительного моста. Источник питания переменного тока с выводами 7 и 8 и гальванометр 9 включены в его противоположные диагонали. Сток-истоковый переход полевого, транзистора 10 и резистор 4 включены последовательно в выходную диагональ выпрямительного моста 6. Затвор полевого транзистора 10 соединен с одним из выводов резистора 5. Другой вывод резистора 5 и соответствующий вывод резис тора 4 соединены с клеммами 11 и 12 для подключения, источника измеряемого напряжения. Устройство работает следующим образом. . Измеряемое напряжение Ux переменного тока промьшшенной частоты подается на затвор полевого транзистора 10. . При наладке устройства, когда измеряемое напряжение Ux равно нулю, с помощью подстроечнрго резистора 3 схема настраивается так, чтобы ток через гальванометр 9 отсутствовал, т.е. чтобы соблюдалось равенство произведений сопротивлений противоположных плеч измерительного моста. При измерениях, когда измеряемое напряжение Uy отлично от нулд, прово димость полевого транзистора 10 в один полупериод увеличивается, . а в другой уменьшается. В соответствии с этим сопротивление цепи, образованной полевым транзистором 10 и резистором 4, в один полупериод уменьшается, в другой увеличивается. Происходит разбаланс измерительного моста, при этом в каждый полупериод изменяется знак разбаланса. Так как питание измерительного моста осуществляется от источника переменного тока с частотой, равной частоте измеряемого напряжения U, с изменением знака р-азбаланса изменяется и знак напряжения питания, поэтому в оба полупериода через гальванометр 9 протекает ток в одном направлении. Направление тока, протекающего через I гальванометр 9, определяется соотношением фаз измеряемого напряжения Ux и напряжения питания. Если измеряемое напряжение U. и напряжение питания находятся в одной фазе, ток, через гальванометр 9 протекает в одном направлении, при изменении фазы измеряемого напряжения U изменяется и направление тока, протекающего через гальванометр 9. Величинаразбаланса измерительного моста, а следовательно, и тока, протекающего через гальванометр 9, пропорциональна величине UK измеряемого напряжения . Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять величину напряжения и определять его фазу, что является важным при исследованиях и наладке фазочувствительных схем и приборов, например, при измерении напряжения ферродинамических или дифференциально-трансформаторных преобразователей, в которых при переходе подвижного элемента через нулевую отметку фаза индуктируемой ЭДС изменяется на 180. Ток, протекающий через гальванометр 9, является пульсирующим, однако вследствие инерционности гальванометра 9 колебания его стрелки практически не ощущаются... Изменения во времени сопротивлений любого резистора схемы или полевого транзистора 10 вследствие изменения температуры или их старения приводят к разбалансу измерительного моста. Однако вследствие того, что знак разбаланса в оба полупериода остается одним и тем же, через гальванометр 9 протекает переменная составляющая, создающая вращающий момент, интегральное значение которого за каждый период равно нулю. Поэтому изменение параметров элементов схемы не вызьгеает отклонения стрелки гальванометра 9. . Если в качестве гальванометра. 9 использован прибор высокой чувствительности, обладающий малой инерцион костью, или если элементы схемы изме няют свои параметры в больших пределах, для исключения влияния переменной составляющей и пульсаций тока на работу устройства параллельно гальва нометру может быть включен конденсатор, с помощью которого переменная составляющая и пульсации тока уменьшаются до любой заданной величины. . Таким образом, структура предлага мого устройства обеспечивает повьшевне точности по сравнению с известным устройством благодаря исключению влияния на результат измерений коле;баний параметров основных элементов измерительной схемы, возможность установления на входе устройства элементов с большим входным сопротивлением. Так как изменения параметров элементов схемы не вызывают отклонения стрелки, в устройстве практически отсутствует дрейф нуля, что упрощает обслуживание устройства и процесс измерений. Вследствие того, что в одном из плеч измерительного моста установлен активный элемент, коэффициент передачи измеряемого сигнала на гальванометр 9 в предпагаемом устройстве оказьшается в несколько раз большим чем в известном. Поэтому предлагаемое устройство имеет и более высокую чувствительность.

ФАЗОЧУВСТБИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯi содержащее измерительный мост, первое и второе плечи которого вьшолнены j соответственно в виде первого и второго резисторов, источник питания переменного тока.и гальванометр, включенные в противоположные диагонали ; измерительного моста, два диода, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены третий, четвертый и пятый резисторы, два дополнительных диода и полевой транзистор, причем третий резистор включен в качестве третьего плеча измерительного моста, а диоды, соединенные между собой по мостовой выпрямительной схеме, - в качестве четвертого плеча последнегоj в выходную диагональ образованного выпрямительного i моста включены последовательно стокистоковьй переход полевого траизистора и четвертый резистор, затрор полевого транзистора соединен с одним КЗ выводов пятого резистора, другой вывод которого и соответстйунщий вывод четвертого резистора- соединены с клеммами для подключения источника измеряемого напряжения. САЭ 0