Измеритель напряжения переменного тока Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения средне- выпрямленного значения напряжения переменного тока. Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне температур окружающей среды за счет исключения влияния обратных сопротивлений диодов диодно-резисторного моста на результат измерения.

На чертеже изображена блок-схема измерителя напряжения переменного тока.

Измеритель напряжения переменного тока содержит вьтрямитель, выполненный в виде усилителя 1, с диодно- резисторным мостом 2, включающем в себя основные 3 и 4, и дополнительные 5 и 6 диоды , резисторы 7 и 8, а также масштабный резистор 9, диод 10 резисторы 11-13, входной зажим 14, зажим 15 (общая шина устройства), измеритель 16 среднег о значения напряжения (тока), зажим 17 и 18 связанные с выходами выпрямителя.

Входной зажим 14 подключен к неинвертирующему входу усилителя 1 и является входом измерителя. Диодно- резисторньй мост 2 включен в цепь отрицательной обработкой связи усилителя 1, причем катод диода 3 и анод диода 4 объединены и подключены к выходу усилителя 1, одни выводы резисторов 7 и 8 также объединены и подключены к инвертирующему входу усилителя 1.

Анод диода 3 и катод диода 4 объединены и через резистор 12 подключены к общей ишне устройства. Катод диода 4 и анод диода 6 также объединены и через резистор 13 под-- ключены к той же общей шине ус- ройст ва. Анод диода 6 соединен с резисТо- ром 8 и служит первым выходом .выпрямителя (зажим 17)5 а анод диода 5 соединен с резистором 7 и служит вторым выходом выпрямителя (зажим 18

Масштабный резистор 9 включен между инвертируюшзим входом усилителя 1 и общей шиной устройства. Диод 10 и резистор 11 соединены последо- вательно, образуя цепочку, один вывод которой соединен с объединенными электродами диодов 3 и 5 диодно-резисторного моста 2, а другой подключен к объединенным электродам его

5

диодов 4 и 6, причем диод 10 включен согласно по отношению к диодам Зи4.

При использовании измерителя 16 с несимметричным входом его включают

между одним из выходов выпрямителя (зажимы 17 или 18) и общей шиной (зажим 15). В зтом случае между вторым выходом выпрямителя и общей шиной может быть включен эквивалент

нагрузки, полное сопротивление которого (импеданс) равно полному сопротивлению измерителя 16, При использовании измерителя 16 с симметричным входом его включают между выхо5 дами выпpя гитeля (зажим1 17 и 18).

В качестве усилителя 1 может быть использован стандартный микрозлект- ронный операционный усилитель, а в качестве диодов 3-6 и 10 - полупро0 водниковые диоды,

В качестве измерителя 16 среднего значения напряжения (тока) может быть использован стандартный вольтметр или миллиамперметр постоянного тока магнитоэлектрической системы, реагирующей на среднее значение сигнала, а также цифровой вольтметр, постоянного тока со сгяаживаюшим фильтром на входе.

0 Измеритель напряжения переменного тока работает следующим образом.

Входной электрический, сигнал в виде напряжения переменного тока при- :Кладывают к входным зажимам 14 и 15

5 устройства. Выходной сигнал усилителя I в течение одной полуволны входного сигнала (положительной) проходит через диоды .4 и 6 и резисторы 8 и 9 на общую шину устройства. При

этом с выхода выпрямителя (зажим 17) снимается полезный сигнал, поступаю- 11щй на измеритель 16 среднего значения. С объединенных выводов резисторов 8 и 9 снимается часть сигнала, которая в виде напряжения отрицате.ль- ной обратной связи поступает на ин- вертируюшдй вход усилителя 1. При этом коэффициент передачи устройства определяется соотношением сопротивлений резисторов 8 и 9. В течение второй полуволны Входного сигнала (отрицательной) выхо.дной сигнал усилителя 1 проходит через диоды 3 и 5, резисторы 7 и 9 на общую шину устрой- ст.ва. При этом на выходе выпрямителя .(.зажим 18) также формируется полезный сигнал, поступающий либо на и змёритель среднего значезшя, jnf6o

5

0

5

на эквивалент нагрузки (не показан) а с объединенных выводов резисторов 7 и 9 снимается часть сигнала, которая в виде напряжения тон же отрицательной обратной связи поступает на инвертирующий вход усилителя 1. При этом коэффициент передачи устроства определяется соотношением сопротивлений резисторов 7 и 9. Если выбрать сопротивление резистора 7 равным сопротивлению резистора 8, то коэффициенты передачи устройства в течение обоих полупериодов будут равны друг другу и будут определяться сопротивлением резистора 9,

Одновременно с рассмотренными процессами при положительной полуволне входного сигнала выходной сигнал усилителя 1 протекает через прямое сопротивление диода 4, через ре зистор 11, прямое сопротивление диода 10 и резистор 12 на общую шину. При зтом падение напряжения на резисторе -12 приложено к катоду диода 5 в положительной полярности, а положительное выходное напряжение выпрямителя с зажима 17, уменьшенно делителем, образованным резисторами 8 и 9, приложено через резистор к аноду диода 5. Выбрав сопротивле- ние резистора 11 равным сопротивлению резистора 8, а сопротивление резистора 12 равным сопротивлению резистора 9 и учитывая, что падение напряжения на диоде 6 практически равно падению напряжения на диоде 10, можно утверждать, что разность потенциалов на электродах диода 5 практически равна нулю, поэтому в течение положительной полуволны нап- ряжения на выходе усилителя 1 обратный ток через диод 5 не протекает и не попадает в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1.

Аналогичным образом при отрица- тельной полуволне входного сигнала выходной сигнал усилителя 1 протекает через прямое сопротивление диода 3, прямое сопротивление диода 10 и резисторы 11 и 13 на общую шину. Падение напряжения отрицательной полярности, снимаемое с резистора 13 приложено к аноду диода 6. При этом выходное напряжение с выхода выпря- ;мителя (зажим 18) отрицательной по- лярности, уменьшено делителем, образованным резисторами 7 и 9, через резистор 8 приложено к катоду дио

s Ю 15

20 25 ЗО

5 0 5

5

да 6. Выбрав сопротивление резистора 13 равным сопротивлению резистора 9, а также учитывая, что сопротивления резисторов 7, 8 и 11 равны друг другу, можно утверждать, что ; разность потенциалов на электродах диода 6 практически равна нулю, и обратньЕй ток не протекает через диод 6 и не попадает в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1.

Тайим образом, в предлагаемом устройстве разность потенциалов на диоде диодно-резйсторного моста, который для данной полуволны входного сигнала оказывается включен в обратном направлении, поддерживается равной нулю, причем независимо от уровня сигнала. Поэтому паразитный ток через этот диод практически не протекает независимо от величины обратного сопротивления диода и его изменения при изменении температуры окружающей среды. Это приводит к уменьшению температурной погрешности предложенного устройства и существенно повышает его точность измерения.

При необходимости компенсации . : влияния дрейфа нуля усилителя 1 может быть использован одни из известных технических приемов: использование в качестве усилителя 1 усилителя переменного тока, или использование ручной или автоматической компенсации.

Формула изобретения

Измеритель напряжения переменного тока, содержащий выпрямитель, выпсхп- ненный в виде усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с входом измерителя, и диодно-резисторно- го моста, один входной зажим которого подключен к инвертирующе14у входу усилителя, а второй присоединен к его выходу, масштабирующий резистор один выход которого соединен с общей шиной, а второй подключен к инвертирующему входу усилителя, и измеритель среднего значения напряжения (тока), подключенный к выходу вьтрямителя, отличающи й- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в каждое плечо диодко-резисторного моста включен дополнител ный диод, соединенный последовательно-согласно с основным

$1260863

диодом плеча, и дополнительно вне- последовательно, выводы цепочки раз- дены два резистора, одни выводы ко- дельно подключены к указанным объеди- торых соединены с общей шиной, а вто- ненным выводам основного и дополни- рые раздельно подключены к объединен- тельного диодов плеч диодно-резис гор- ным электродам ое-новного и дополни- j ного моста, а диод цепочки включен тельного диодов плеч диодно-резистор- согласно по отношению к дополнительного моста, и цепочка, выполненная ным диодам диодно- резисторного в виде диода и резистора, соединенных. моста.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано для измерения средне- вьшрямпенного значения напряжения переменного тока. Цель изобретения - повьшение точности измерения в широком диапазоне температзф окружающей среды. В устройство, содержащее выпрямитель, выполненный в виде усилителя 1, диодно-резисторный мост 2, масштабирующий резистор 9, измери- i тель 16 среднего значения напряжения (тока), зажимы 17 и 18, связанные с выходами вьшрямителя, входной зажим 14, общую шину-15 устройства, для достижения цели в каждое плечо диодно-резисторного (Д- Р) моста 2 введен дополнительный диод 5, а также резисторы 12, 13 и цепочка из диода 10 и резистора 11. Разность потенциалов на диоде Д-Р-моста, ко- торьм для данной полуволны входного сигнала оказывается включен в обратном направлении, поддерживается равной нулю. Поэтому паразитный ток через этот диод не протекает независи-т МО от величины обратиого сопротивления диода и его изменения при изменении температуры окружакицей среды. 1 ил. (Л