Устройство для деления напряжения Советский патент 1985 года по МПК H01F21/12 G01R15/06 

s

со

;о ел Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть, в частности, использовано при создании кодоуправляемых делителей напряжения, обладающих улучшенными массогабаритными показателями и повышенным быстродействием. Целью изобретения является экономия материалов, уменьшение габаритов и массы и повышение быстродействия при изменении выходного напряжения в малых пределах около установленного значения. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема одного из вариантов предлагаемого устройства. Устройство состоит из последовательно соединенных резистивного делителя напряжения 1 с фиксированным коэффициентом передачи KI, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 2 с переменным коэффициентом передачи Ка, фазоинвертора 3 с коэффициентом передачи ±Kj сумматора 4 с коэффициентом передачи К4, один из входов которого соединен с входным зажимом устройства 5 и входом резистивного делителя напряжения 1, а другой - с выходом фазоинвертора 3, индуктивного делителя 6, вход которого подключен к выхо -ду сумматора 4 и схемы управления 7, выдающей сигналы управления на блоки 2, 3, 6. Выходом устройства является выход блока 6, соединенного с выходным зажимом 8 (фиг. 1). Устройство работает следующим образом. Входное напряжение UBX подается на делитель напряжения 1, выходное напряжение которого Ui KjUBX поступает на вход ЦАП 2, быстродействие которого намного больше быстродействия индуктивного делителя (ИДП). Напряжение на выходе этого блока, равное Ui KEUi K2 KiUsjt, изменяется от и min (при Кя 0) до UzmAX (при Кг Кгтгос)- Фазоинвертор 3 инвертирует или не инвертирует это напряжение (т.е. U3 ±KjU2) и подает на один из входов сумматора 4. На другой вход сумматора, соединенный с зажимом 5, подается входное напряжение UBX. Выходное напряжение сумматора U (ив-|-из)К4 прикладывается к входу индуктивного делителя 6, коэффициент передачи которого равен KS . Установку коэффициентов передач Кг, Kj, KS осуществляет схема управления 7. Выходное напрял ение устройства, снимаемое с зажима 8, определяется следующим образом. иьъ« К4К5 (l±KiK2K3)Uex, (1) где KI, Кз, Кд- постоянные величины и Ki, Кг, Кз,К4 1. Как следует из выражения (1) при постоянном значении величины входного напряжения изменение (деление) уровня выходного напряжения можно осуществлять изменением коэффициента передачи К5 индуктивного делителя 6 - грубая регулировка, и изменением коэффициента передачи Кг более быстродействуюшего блока 2 - точная регулировка (изменение выходного напряжения в малых пределах от установленного значения). Один из возможных вариантов принципиальной схемы предлагаемого устройства показан на фиг. 2. Делитель напряжения 1 представляет собой простейший резистивный делитель из резисторов Ri и R. ЦАП состоит из резистивной матрицы, электронных ключей и операционного усилителя. Фазоинвертор состоит из операционного усилителя и сдвоенного электронного коммутатора, в зависимости от положения которого схема может работать в качестве повторителя или инвертора сигнала. Сумматор выполнен на трансформаторе первичная обмотка Wi которого включена на выходе фазоинвертора, а вторичная W - между входами устройства и индуктивного делителя. Существенным достоинством предлагаемого устройства является то, что использование ЦАП позволяет на несколько порядков повысить быстродействие устройства при изменении выходного напряжения в малых пределах, около установленного значения. Пусть, например, в исходном состоянии коэффициент передачи устройства был равен Кп 0,100000. Необходимо установить ,000010. В предлагаемом устройстве это приращение обеспечивается изменением коэффициента передачи К 2 ЦАП на соответствующую величину. При этом коэффициент передачи ИДН остается неизменным. В известном устройстве приращение коэффициента передачи (выходного напряжения) обеспечивается только переключением коэффициента передачи Kg ИДН (в данном случае переключением его пятой декады). Так как быстродействие известного устройства (tvcT.20Mc) существенно меньше быстродействия, микроэлектронного ЦАП (, мс). то, значит, быстродействие предлагаемого устройства в режиме малых изменений выходного напряжения около установленного значения существенно больше быстродействия известного устройства. Кроме того, введение делителя напряжения 1 ЦАП и фазоинвертора 3 позволяет заменить часть младших декад индуктивного делителя. Например, в известном устройстве для обеспечения коэффициента передачи 0,000001 необходимы шесть декадных автотрансформаторов, выполненных Р ферромагнитных сердечниках из высококачественного пермаллоя (по две декады на одном сердечнике). В предлагаемом устройстве при той же разрешающей

способности необходимы четыре декадных автотрансформатора на двух сердечниках. Роль пятой и шестой декад выполняют блоки 1, 2, 3. Следовательно, в предлагаемом устройстве возможно сокращение числа пермаллоевых сердечников и числа электромагнитных реле на одну треть. Блоки 1,2, 3, - микроэлектронные, выпускаемые серийно про.мышленностью, в то время как декадные автотрансформаторы требуют при своем изготовлении большого объема ручного труда.

Таким образом, использование предлагаемого решения при построении делителей напряжения позволит при существенном снижении материальных и трудовых затрат уменьшить габариты и массу устройства, повысить более чем в 10 раз быстродействие при изменении выходного напряжения в малых пределах около установленного значения; а значит и эффективнее применять делители напряжения в

автоматизированных поверочных комплексах при проведении метрологических работ.

УСТРОЙСТВО- ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее индуктивный делитель и схему управления, отличающееся тем, что, с целью экономии материалов, уменьшения габаритов и массы и повышения быстродействия при изменении выходного напряжения в малых пределах около установленного значения, он снабжен резистивным делителем, цифроаналоговым преобразователем, фазоинвертором и сумматором, один вход которого соединен с входом резистивного делителя, а другой - с выходом фазоинвертора, резистивный делитель, цифроаналоговый преобразователь и фазойнвертор соединены последовательно, причем вход индуктивного делителя подi ключен к выходу сумматора, вход резистивного делителя соединен с входом, а выход (Л индуктивного делителя - с выходом устройства.