Устройство для преобразования эффективных значений напряжения Советский патент 1991 года по МПК H03M1/06 G01R19/03 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при высокоточном преобразовании эффективных значений напряжения в эквивалентное постоянное напряжение.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит резистор 1 цепи прямого преобразования сигнала, первый термопреобразователь 2, второй термопреобразователь 3, усилитель 4 (постоянного напряжения), первый блок 5 суммирования (резистивный токовый сумматор), первый операционный усилитель 6, ограничительный резистор 7, первый и второй резисторы 8 и 9, второй операционный усилитель 10, конденсатор 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, блок 13 вычитания (суммирующий усилитель), второй блок 14 суммирования (суммирующий усилитель), первый и второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15 и 16, инвертор 17 (инвертирующий усилитель), первое и второе постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 18 и 19 и третий цифроаналоговый преобразователь 20.

Устройство работает в соответствии с известным способом взаимообратных преобразований. Поступающее на вход устройства напряжение произвольной формы вызывает нагрев термопреобразователя 2 цепи прямого преобразования сигнала и появление на его выходе неуравновешенного

напряжения постоянного тока, воздействующего на вход усилителя 4, с выхода которого усиленный сигнал поступает на первый вход блока 5 суммирования и усиливается

вторым усилительным каскадом контура компенсирующей отрицательной обратной связи. Усиленное напряжение постоянного тока, снимаемое с выхода операционного усилителя 6, вызывает нагрев термопреобразователя 3 цепи обратного преобразования сигнала, появление на его выходе напряжения постоянного тока, которое уменьшает неуравновешенный сигнал, воздействующий на вход усилителя 4. Выходное напряжение операционного усилителя 6 поступает одновременно в контур местной положительной обратной связи, образованной первым выводом резистора 8, выходом операционного усилителя 10, третьим входом блока 5 суммирования и выходом операционного усилителя 6. Для принятого для этого контура коэффициента передачи на постоянном токе, равного единице, коэффициент усиления второго каскада усиления

усилителя рассогласования стремится к бесконечности, а устойчивость преобразователя обеспечивается выбором достаточно большого значения емкости конденсатора 11. По окончании переходного процесса при

одинаковых параметрах цепей прямого и обратного преобразования сигналов постоянное напряжение на выходе второго операционного усилителя 6 равно эффективному значению входного напряже

ния произволной формы. При таком построении схемы устройство обладает хорошей устойчивостью, низким уровнем собственных шумов и малой статической погрешностью преобразования, что позволяет значительно расширить динамический диапазон в сторону малых входных напряжений. Дополнительно введенные узлы позволяют уменьшить вторую составляющую погрешность преобразования устройства, обуслов- ленную неидентичностью степенных коэффициентов термопреобразователей, а также неодинаковым их изменением в зависимости от положения рабочей точки. В предлагаемом устройстве весь диапазон изменения выходного напряжения разбит на N участков, количество которых равно 2k, где к - число разрядов АЦП 12. Напряжение на выходе блока 13 вычитания изменяется линейно от нуля до значения, равного secy младшего разряда АЦП 12, от начала к концу каждого из участков разбиения. Точность измерения повышена благодаря тому, ч го калибровка преобразователя производится не в одной точке, как обычно, а в двух точках (начале и конце) каждого из N участков после проведения общей начальной калибровки в одной точке регулировкой резистора 7 и/или подстройкой коэффициента передачи второго блока 14 суммирования. При этом вначале программированием первого ПЗУ 18 выбирается до минимума погрешность для начала каждого участка, за исключением первого, затем программированием второго ПЗУ 19 производится сопряжение (значений погрешности) на стыках участков, точность второй регулировки в N раз выше первой, что позволяет практически полностью устранить скачки погрешности на стыках участков и таким образом снять ограничение на использование устройства в приборах с применением структурных методов повышения точности. В устройстве использованыцифроаналоговыепреобразователи типа 572 ПА1, переключатели аналоговых сигналов 564 КП1 (включены перед входами опорного напряжения ЦАП 15 и 20 для получения двухвходовых ЦАП), постоянные запоминающее устройства типа 573 РФ2, АЦП типа 572 ПВЗ, у которого задействуется необходимое количество старших разрядов.

Усовершенствование прототипа, обладающего малой статической погрешностью преобразования, обеспечивает получение высокой точности преобразования также в

О большом динамическом диапазоне при снижении требований к идентичности термопреобразователей, что, в свою очередь, позволяет использовать их при рабочих токах вплоть до номинального значения и да5 же больше номинального без снижения точности измерений, но при условии наличия надежной защиты термопреобразователя цепи прямого преобразования сигнала от перегрузки.

0

Формула изобретения

Устройство для преобразования эффективных значений напряжения по авт.св. №

5 1379746, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, введены в него аналого-цифровой преобразователь, два постоянных запоминающих устройства, три цифроана- логовых преобразователя, блок вычитания, инвертор и второй блок суммирования, при этом выход первого операционного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первым входом блока вы5 читания, первым входом второго блока суммирования и первым аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, второй аналоговый вход которого соединен с выходом второго операционного

0 усилителя, а выход соединен с вторым входом второго блока суммирования, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом

5 инвертора и первым аналоговым входом третьего цифроаналогового преобразователя, второй аналоговый вход которого соединен с выходом инвертора, а выход соединен с третьим входом второго блока суммирова0 ния, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразователя и входами первого и второго по- стоянных запоминающих устройств.

5 выходы которых соединены соответственно с цифровыми входами первого и третьего цифроаналоговых преобразователей, выход второго блока суммирования является выходной шиной.

0

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при высокоточном преобразовании эффективных значений напряжения в эквивалентное постоянное напряжение. Изобретение позволяет повысить точность преобразователя. Устройство содержит входную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 1 и подогревателя термопреобразователя 2. Выходные цепи термопреобразователей 2 и 3 соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и входом усилителя 4, выход которого соединен с первым входом первого блока 5 суммирования, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя 6, через последовательно соединенные резисторы 8 и 9 с выходом второго операционного усилителя 10 и третьим входом блока 5 суммирования, через последовательно соединенные ограничительный резистор 7 и подогреватель термопреобразователя 3 с общей шиной. Конденсатор 11 подключен параллельно резистору 9, инвертирующий вход операционного усилителя 10 соединен с общими выводами резисторов 8 и 9, неинвертирующие входы операционных усилителей 6 и 10 соединены с общей шиной. Устройство содержит также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, три цифро-аналоговых преобразователя (ЦАП) 15, 16 и 20, два постоянных запоминающих устройства (ПЗУ) 18, 19, блок 13 вычитания, инвертор 17 и второй блок 14 суммирования. При этом выход первого операционного усилителя 6 соединен со входом АЦП 12, первым входом блока 13 вычитания, первым входом второго блока 14 суммирования и первым аналоговым входом первого ЦАП 15, второй аналоговый вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя 10, а выход соединен со вторым входом блока 14 суммирования. Выход второго ЦАП 16 соединен со вторым входом блока 13 вычитания, выход которого соединен со входом инвертора 17 и первым аналоговым входом третьего ЦАП 20, второй аналоговый вход которого соединен с выходом инвертора 17, а выход соединен с третьим входом блока 14 суммирования. Выходы АЦП 12 соединены со входами второго ЦАП 16 и входами ПЗУ 18 и 19, выходы которых соединены соответственно с цифровыми входами первого и третьего ЦАП 15 и 20. Выход второго блока 14 суммирования является выходом устройства. 1 ил.