Измерительный преобразователь среднеквадратического значения напряжения Советский патент 1990 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при точном преобразовании напряжения произвольной формы в посто- янное по уровню среднеквадратическо- го .значения при изменении параметров внешней средьГв широких пределах.

Целью изобретения является повыше- ние точности преобразования средне- квадратического значения.

На чертеже изображена функциональная схема измерительного преобразователя среднеквадратического значения напряжения.

Преобразователь содержит ключи 1 - 5, универсальный аналоговый перемножитель 6 сигналов, состоящий из сумматора 7 - 9 и перемножители 10 сигналов, аналоговый инвертор 11, операционный усилитель 12, блок 13 выборки- хранения, логический инвертор 14, резистор 15, конденсатор 16, диоды 17 и 18, управляющий входной зажим 19, нулевую шину 20, входной 21 и выход- , ной 22 зажимы, причем входной зажим 21 соединен с входом ключа 1, выход которого соединен с вычитающим и суммирующим входами сумматоров 7 и 8 соответственно и с выходом ключа 2, вход которого соединен с нулевой шиной 20, а его управляющий вход соединен с управляющим входным зажимом 19, входом логического инвертора 14 и управляющими входами блока 13 выборки- ранения и ключа 5, выход которого соединен с нулевой шиной 20, а вход соединен с выходным зажимом 22, вычитающим входом сумматора 8, выходом ключа 4 и входом аналогового инвер- тора 11, выход которого соединен с суммирующим входом сумматора 7, выходы сумматоров 7 и 8 соединены с соответствующими входами перемножителя 10 сигналов, выход которого соеди- нен с первым входом сумматора 9, выход которого через резистор 15 соединен с анодом диода 17, первым выводом конденсатора 16 и инвертирующим входом операционного усилителя 12, неинвертирующий вход которого соединен с нулевой шиной 20, а выход соединен с анодом диода 18, выходом ключа 3 и входом блока 13 выборки-хранения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 9, катод диода 17 соединен с вторым выводом конденсатора 16 и входом ключа 3, катод диода 18 соединен с входом ключа 4, управляю

.

щий вход которого соединен с аналогичными входами ключей 1 и 3 и выходом логического инвертора 14. Суммирующий вход сумматора 7 является первым входом универсального аналогового перемножителя 6 сигналов, второй, третий и четвертый входы которого являются вычитающим в.ходом сумматора 7, суммирующим и вычитающим входами сумматора 8 сооФветственно, выход сумматора 9 является Цыходом универсального аналогового перемножителя 6 сигналов, второй вход сумматора 9 является входом коррекции универсального аналогового перемножителя 6 сигналов.

Работа преобразователя состоит из двух тактов: Коррекция и Преобразование.

Такт Коррекция начинается с поступлением управляющего импульса на зажим 19. Этот приводит к замыканию ключей 2 и 5, к включению блока 13 выборки-хранения в режиме Выборка и к размыканию ключей 1,3 и 4. При этом на входы сумматоров 7. и 8 поступает потенциал нулевой шины 20, а на второй вход сумматора 9 - выходное напряжение схемы коррекции нуля, образованной последовательно соединенными резистором 15, операционным усилителем 12 и блоком.13 выборки-хранения.

По истечении некоторого промежутка времени, равного длительности управляющего импульса, на входе блока 13 выборки-хранения устанавливается следующее напряжение:

U

+е

(е +е р . )Kj°i +

3 в e°sVK04K

1

З&М-НЦК

(1)

где е и е)(, Ku&x приведенное по входу напряжение смещения нуля блока 13 выборки-хранения и, соответственно, его коэффициент передачи при наличии напряжений дрейфа епс,есм и е0ц перемножителя 10 сигналов, сумматора 9 и операционного усилителя 12.

Коэффициент передачи блока 13 выборки-хранения целесообразно выбирать в пределах )(-0,01-1, а операционного усилителя - , тогда (1)

упростится:

03

1Т а-

Ч ex if к з ex

(2)

По окончании управляющего импульса ключи 2 и 5 размыкаются, блок 13 выборки-хранения переходит в режим

5158

Хранение, а ключи 1,3 и 4 замыкаются . При этом на входы перемножителя 10 сигналов поступают напряжения tuBx(t)+UBb|X(t) и соответственно Ubx(t)-U Bb.x(t) , где U6l((t) - вход- мое напряжение, U6bw(t) - выходное напряжение в переходном режиме, а на второй вход сумматора 9 - напряжение ,jBX.

В установившемся режиме получается:

l-i

-КЛгПыхГ0

откуда

ив,«

где U,

U

бы

(3)

U

i в„ - среднеквадратическое значение входного напряжения; Jbtx - выходное напряжение в ус-

тановившемся режиме. Таким образом, конечный результат не зависит от дестабилизирующих фактров, а сохранение заряда на конденсаторе 16 позволяет повысить его быст- родействие после режима коррекции.

Формула изобретения

- 5 10

15

20

25

тый вход которого соединен с выходным зажимом, который через аналоговый инвертор соединен с первым входом универсального аналогового перемножителя сигналов, выход которого через резистор соединен с анодом первого диода, первым выводом конденсатора и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с нулевой шиной, а выход операционного усилителя соединен с анодом второго диода, катод первого диода и второй вывод конденсатора объединены, упрвляющий вход второго ключа соединен с управляющим ( входным зажимом, который через логический инвертор соединен с управляющим входом первого ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введен блок выборки-хранения, третий, четвертый и пятый ключи, причем катод первого диода через третий ключ - соединен с анодом второго диода,который через четвертый ключ соединен с выход-. ным зажимом и через пятый ключ - с

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться при точном преобразовании напряжения произвольной формы в постоянное по уровню среднеквадратического значения при изменении параметров внешней среды в широких пределах. Целью изобретения является повышение точности преобразования среднеквадратического значения. Для этого в устройство введены ключи 3-5 и блок 13 выборки-хранения. В режиме калибровки ключи 1,3,4 разомкнуты, а ключи 2 и 5 замкнуты. В результате на вход сумматоров 7 и 8, а также перемножителя 10 сигналов поступают нулевые уровни. При этом сумматор 9, резистор 15, операционный усилитель 12 и блок 13 образуют отрицательную обратную связь, устраняя погрешность от дрейфа сумматора 9, перемножителя 10 и усилителя 12. При переходе в режим измерения команды управления и логический инвертор 14 переключают ключи 1-5 в противоположное состояние, а блок 13 переводят в режим хранения, при этом к выходу усилителя 12 подключаются диод 17 и конденсатор 16, а через диод 18 на выход поступает преобразованный сигнал, который через аналоговый инвертор 11 поступает на сумматор 7. В установившемся режиме имзмерения выходное напряжение преобразователя пропорционально среднеквадратическому значеню измеряемого напряжения. Сумматоры 7 - 9 и перемножитель 10 сигналов образуют универсальный аналоговый перемножитель 6 сигналов. 1 ил.

нулевой шиной, анод второго диода Измерительный преобразователь сред-JQ через блок выборки-хранения соединен

неквадратического значения напряжения, содержащий первый и второй ключи, вход первого ключа соединен с входным зажимом, а вход второго ключа - с нулевой шиной, выходы обоих ключей объединены и соединены с вторым и третьим входами универсального аналогового перемножителя сигналов, четвер

с входом коррекции универсального аналогового перемножителя сигналов,. управляющие входы блока выборки-хранения и пятого ключа соединены с управляющим входом второго ключа, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с управляющим входом первого ключа.