Линейный преобразователь эффективного значения электрических сигналов Советский патент 1985 года по МПК G01R19/02 

1 1

Изобретение относится к технике , электроизмерений и может быть использовано в приборах для измерения эффективного значения переменного тока с постоянной составляющей или без нее,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности преобразования переменного тока или переменного тока с постоянной составляющей.

На фиг. 1 приведена электрическая принтлипиальная схема преобразователя на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, 1

Линейньй преобразователь эффективного значения электрических сигналов содержит два квадратора 1 и 2, выполненных в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечивающий квадратирующие свойства. Первичные обмотки квадраторов 1 и 2 соединены встречно, вторичные - согласно-последовательно Свободньй вывод вторичной обмотки первого квадратора 1 соединен с катодом первого зарядного диода 3, включенного последовательно-согласно с вторым 4 и третьим 5 зарядными диодами. Между анодом первого зарядного диода 3 и общей шиной включен первьй сглаживающий конденсатор 6, а между анодом третьего зарядного диода 5 и общей 1ПИНОЙ - второй сглаживающий конденсатор 7, К аноду второго зарядного диода 4 подключен один вывод обмотки дополнительно введенного корнеизвлекающего элемента 8, сердечник которого, идентичен сердечникам квАдраторов 1 и 2. Другой вывод обмотки корнеизвлекающего элемента 8 через балансировочный потенциометр 9, к движку которого подключен свободньй вывод вторичной обмотки второго квадратора 2, соединен с одним выводом источника 10 переменного опорного напряжения, другой вывод которого подключен к общей шине. Преобразователь содержит также первьй транзистор 11 р-п-р типа, второй транзистор 12 п-р-п типа и калибровочный потенциометр 13, включенньй-между анодом первого зарядного диода 3 и выходной шиной. К движку потенциометра 13 подключен коллектор второго транзистора 12, эмиттер которого соединен с анодом третьего зарядного диода 5, а база - с Коллектором первого тран733292

зйстора 11, База первого транзистора 11 соединена с общей щиной, а его эмиттер - с анодом первого зарядного

диода 3. К входным шинам преобразова5 теля подключен источник 14 сигнала, а к выходньм - измерительный прибор 15.

Линейный преобразователь эффективного значения электрических сигналов О работает следующим образом.

От источника 10 переменного опорного напряжения протекают токи:во время положительной полуволны напряжения на его выводах через первьй потенциометр 9, обмотку корнеизвлекающего элемента 8, второй диод 4 и первьй конденсатор 6, а во время отрицательной полуволны напряжения - через второй конденсатор 7, третий диод 5, обмотку корнеизвлекающего элемента 8 и первьй потенциометр 9, а также по параллельной цепи - через первьй конденсатор 6, первьй диод 3, вторичные обмотки квадраторов 1 и 2 и часть сопротивления первого потенциометра 9. Ток отрицательной полуволны заряжен второй конденсатор .7, которьй служит для питания усилителя, образованного транзисторами 11 и 12. В отсутствие входного.сигнала токи отрицательных и положительных полуволн, протекающие через обмотку корнеизвлекающего элемента 8 и первьй конденсатор 6, равны, что достигается

5 регулировкой при помощи первого потенциометра 9, поэтому конденсатор 6 не зарязКается. При протекании входного тока по первичным обмоткам квадраторов 1 и 2 (фиг, 2) их сердечники

О намагничиваются, что уменьшает по величине ток отрицательных полуволн, протекающий через вторичные обмотки квадраторов 1 и 2, За счет формы сердечников квадраторов вторичньй ток

5 уменьшается на величину

т

К

) - ij (t)dt

1

С N-,, о

(1)

где N - число выборок мгновенных

значений входного тока; п - номер выборки мгновенных

значений входного тока; К. ( коэффициент пропорциональности;

W и - число витков первичных обмоток квадраторов 1 и 2;

I - мгновенное значение входного тока;

Т - период входного тока;

t - время;

1„ - эффективное значение входного тока.

Появляющийся разностньм ток между токами положительных и отрицательных полуволн заряжает первый конденсатор 6. Напряжение конденсатора 6 приложено между базой и эмиттером первого транзистора 11 и вызывает потекание базового тока Ig, а коллекторный ток первого транзистора 11 открывает второй транзистор 12. Коллекторньш ток второго транзистора 12

связан с током 1г соотношением

Ocj Ig. где 0 - коэффициент усиления по току первого транзистора 11,включенного по схеме с общей базой; 1 - коэффициент усиления по току второго транзистора 12,включенного по схеме . с общим коллектором. Коллекторньм ток второго транзис тора 12 разряжает второй конденсато 7, который заряжается током, протекающим от источника 10 переменного опорного напряжениячерез диод 5, обмотку корнеизвлекающего элемента 8 и потенциометр 9. Через обмотку корнеизвлекающего элемента 8 протекает ток заряда первого конденсатора 6 . В установившемся режиме при помощи корнеизвлекающего элемента 8 ток Iv квадратируется и уравновешивает ток заряда конденсатора 6, которьш пропорционален току 1.. Уравновеишвание происходит за счет большого коэффициента усиления по току усилителя, состоящего из транзисторов 11 и 12. Поскольку 1с 1

то

K,wji - о

(3)

где WP - число витков обмотки корнеизвлекающего элемента 8; К - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, в преобразователе реализуется метод взаимообратного преобразования и Коллекторный ток второго транзистора 12, протекающий через выходную шину преобразователя, пропорционален эффективному значению тока входного сигнала. Применение изобретения позвляет расширить функциональные возможности линейного преобразователя эффективного значения электрически сигналов, так как вследствие последовательного соединения вторичных обмоток квадраторов 1 и 2, первого сглаживающего конденсатора 6, являющегося их нагрузкой, и источника 10 переменного опорного напряжения преобразователь может преобразовывать не только переменный входной сигнал, но и сигнал с постоянной составляющей.

О

W У

ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий два квадратора, вьтолненных в виде трансформаторов с тороидальными сердечниками, имеющими профиль, обеспечивающий квадратирующие свойства, первичные обмотки которых соединены последовательно, и их свободные выводы подключены к входным шинам, первый зарядный диод, анод которого соединен через первый сглаживающий конденсатор с общей шиной, а катод подключен к первому выводу вторичной обмотки первого квадратора, второй и третий зарядные диоды, второй сглаживающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной и первым выводом источника переменного опорного напряжения, первьй транзистор типа р-п-р, второй транзистор п-р-п, балансировочный потенциометр и калибровочный потенциометр, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введен корнеизвлекающий элемент с одной обмоткой и сердечником, идентичным сердечникам квадраторов, при этом первичные обмоТки квадраторов включены встречно,их вторичные обмотки - последовательно-согласно, второй вывод вторичной обмотки первого квадратора соединен с первым выводом вторичной обмотки второго квадратора, второй вывод которой подключен к движку баtg лансировочного потенциометра, включен(Л ного между вторым выводом источника переменного опорного напряжения и первым выводом обмотки, корнеизвлекающего элемента, второй вывод которой соединен с анодом второго и катодом третьего зарядных диодов, катод второго зарядного диода подключен к аноду первого зарядного диода, эмиттеру первого транзистора и через калибровочный потенциометр - к выходной щине, база первого транзистора соединена с общей Щ11ной, а его коллектор с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к аноду третьего зарядного диода и второй обкладке второго сглаживающего конденсатора, а коллектор - к движку калибровочного потенциометра.

фиг. 2