Оптоэлектронный аналоговый преобразователь напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R15/24 

- I

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам с промежуточным преобразованием контролируемого напряжения в частоту, и может быть, в частности., использовано для измерения, высокого напряжения.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит входной резистор 1, последовательно с которым включен времязадакяций конденсатор 2 причем один вывод входного резистора 1 соединен с входным зажимом 3 устройства, а один вьшод времязадающего конденсатора 2 подключен к общей шине, связанной с вторым входным зажимом 4 устройства. Параллельно времязадающему конденсатору 2 включены разрядный элемент 5, в качестве которого цспользовдн фотоприемник, на.пример фотодиод, и шунтирующий резистор 6.

Устройство содержит также компаратор 7 напряжения, вход которого включен параллельно времязадающему конденсатору 2, усилитель 8 тока, вход которого соединен с выходом компаратора 7 напряжения через разделительный конденсатор 9, светоизлучающий элемент 10, например светодиод, оптически связанный с разрядным элементом 5, световод 11, входной фотоприемник t2 регистрирукнцего блока 13, например фотодиод, оптически связанньй с помощью светово- . да 11 со светризлучающим элемен- . том 10. На неинвертирующем входе копаратора 7 напряжения включен делитель напряжения, образованный резисторами 14 и 15 и определяющий порог срабатывания компаратора 7 напряжения , а его инвертирующий вход непосредственно связан с объединенными вьшодами входного резистора 1 и времязадакицего конденсатора 2. Компаратор 7 напряжения охвачен положительной обратной связью с помощью резистора 16, включенного меящу выходом компаратора 7 напряжения и его неимвертирующим входом. Наличие положительной обратной связи в компараторе 7, напряжения обеспечивает егр работу с гистерезисом, т.е. с напряж ниё м возврата, меньшим напряжения срабатывания. Усилитель 8 тока может быть выполнен на тран1935902

зисторе 16, при этом светоизлучаю. щий элемент 10, например светодиод, включают в коллекторную цепь транзистора 17.

. Устройство работает следующим. образом.

Устройство подключают к источнику контролируемого, например, высокого напряжения с помощью входных

)Q зажимов 3 и 4. При этом измеряемое напряжение через входной резистор 1 прикладывается к времязадающему конденсатору 2, который начинает заряжаться током источника контроли15 руемогр напряжения, протекающим

через входной резистор 1. При дости- . жении напряжением на времязадающем конденсаторе 2 напряжения срабатьшания компаратора 7 напряжения последний под действием напряжения, прикладываемого с времязадающего конденсатора 2 к его инвертирующему входу, срабатывает. При этом на выходе компаратора 7 напряжения

25 формируется прямоугольньш скачок напряжения, который через разделительньй конденсатор 9 поступает на вход усилителя 8 тока, под действием которого транзистор 17 усилителя 8

,д тока открьюаетея, а коллекторный ток транзистора 17, протекая через светоизлучающий элемент 10, вызывает его свечение. При возникнбвении свечения светоизлучающего элемента. 10 разрядный элемент 5, оптически,

связанный со светоизлучающим элементом 10, резко уменьшает свое сопротивление, вызывая разряд времязадающего конденсатора 2. Однако компарат.ор 7 напряжения за счет наличия гистерезиса возвращается в исходное состояние не сразу, а только при Снижении напряжения на времязадающем конденсаторе 2, происходящем в процессе его разряда, ниже напряжения возврата компаратора 7 напряжения, меньшего напряжения его срабатывй.ния, что позволяет времязадающему конденсатору 2 существенно разрядиться перед последующим зарядом.

После возврата компаратора 7 напряжения прямоугольньй скачок напряжения на его выходе, управляющий усилителем 8 тока, прекратится, транзистор 17 усилителя 8 тока закрывается и одновременно прекращается свечение светоизлучающего элемента 10. При этом разрядный элемент 5, оптически связанный со светоизлучаю- 3 щим элементом 10, скачком увеличивает свое сопротивление до значения темнового сопротивления и начинается следукщий цикл заряда времязадающего конденсатора 2, за которы следует новый цикл его разряда. В. казкдом цикле заряда-разряда времязаданщего конденсатора 2 свето излучаклцим элементом 10 формируется световой импульс, который помимо разрядного элемента 5 по световоду 11 поступает на входной фотоприе ник 12 регистрирующегоблока 13, Ча тота циклов заряда-разряда времязадающего ковденсатора 2 а следовательно, и частота световых импульсо формируемых светоизлучающим элементом 10, прямо пропорциональна величине контролируемого напряжения Световые импульсы, поступаняцие на входной фотоприемник 12, преобра зуются им в электрические импульсы, которые поступают на вход регистрирующего блока 13. Последний преобра частоту электрических импульсов, формируемых входным фотоприемником .12, в показания индикатора. 04 соответствующие величине измеряемого напряжения. В предлагаемом устройстве за счет использования компаратора 7 йапряжения с высокостабильными напряжениями срабатывания и возврата существенно повышена точность преобразования контролируемого напряжения в .частоту световых импульсов. При использовании в качестве светоизлучающего элемента 1б полупроводникового светодиода, имекщего высокое быстродействие, также повышается точность преобразования. В то же время за счет шунтирования разрядного элемента 5, выполненного в виде фотоприемника, например фотодиода, резистором 6 существенно снижено влияние температурной нестабильности темнового сопротивления разрядного элемента 5 на значение постоянной времени заряда времязадакицего конденсатора 2, что также повы.шает точность преобразования, а следовательно, и точность измерения контролируемого напряжения.

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНР1Я, содержащий входной резистор, первый вывод которого соединен с первым входным зажимом, времязадающий конденсатор, первьш вьшод которого соединен с вторым вьшодом входного резистора, а второй присоединен к общей шине, подключенной к второму входному зажиму, разрядный элемент, включенньй параллельно конденсатору, и светоизлучающий элемент, оптически связанньш световодом с входным фотоприемником регистрирующего блока, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены ... компаратор напряжения, вход которого включен параллельно времязадающему конденсатору, и усилитель тока, вход которого соединен с выходом.компаратора напряжения через дополнительно введенный разделительный конденсатор, в качестве разрядного элемента использов ан дополнительно введенный фотоприемник, оптически связанный со светоизлучающим элементом, (Л причем последний включен в выходную цепь усилителя тока, а параллельно времязадающему конденсатору подключен дополнительно введенньй шунтирующий резистор. со со ел со