Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано для построения высокоточных цифровых ваттметров и счетчиков энергии переменного тока при произвольной форме кривой, а также для выполнения операции умножения и гармонического анализа.
Известные электротепловые множительные устройства с частотным выходом имеют компаратор, выполненный в виде двух электротепловых преобразователей (ЭТО). Нагреватель каждого из них подключен соответственно к схеме вычитания и сложения входных напряжений. Выходы ЭТП подсоединены к знакочувствительному блоку сравнения, один выход которого соединен с формирователем импульсов.
ЭТИ работают в режиме равных температур. Такие преобразователи имеют простое устройство и высокую точность преобразования, но могут работать лишь в двух квадрантах. Это является следствием того, что схема уравновешивания может подогревать только менее нагретый ЭТП до достижения равенства температур обоих ЭТП (работа в 1-ом и IV-OM квадрантах). При работе во П-ом и П1-ОМ квадранте менее нагретый ЭТП становится более нагретым по сравнению с первым ЭТП, обратная связь превраш,ается из отрицательной в положительную, т. е. преобразователь становится неработоспособным. Для предотвраш.ения самовозбуждения, которое может иметь место даже в переходном режиме, схему уравновешивания строят таким образом, что она отрабатывает сигнал неравновесия одного знака, который для определенности назовем положительным.
Цель изобретения - обеспечение работы устройства во всех четырех квадрантах, т. е.
оно может быть использовано для перемножения входных сигналов, которые являются произвольными функциями времени. Поставленная цель достигается тем, что оба электротенловых нреобразователя имеют вспомогательные нагреватели, на один из которых подается положительный сигнал неравновесия, а на другой - отрицательный.
Па чертеже изображено предлагаемое множительное устройство. Оно имеет компаратор 1, содержащий ЭТП 2 и 3. Их основные нагреватели 4 и 5 включены на выходе схем вычитания 6 и суммирования 7 входных перемножаемых сигналов Ui и Uz. Выходные величины электротепловых преобразователей г/) и г/2 поступают на вход знакочувствительного блока сравнения 8. Абсолютное значение этой разности Дг/ управляет работой формирователя 9 уравновешивающих импульсов, нредставляющи.х собой последовательность частотноили широтномодулированных импульсов, с помощью коммутатора 10, реагирующего на знак разности Дг/, уравновещивающий сигнал подключается к одному из вспомогательных нагревателей 11 или 12 в соответствии со знаком блока 8. Выходной величиной иреобразователя является частота /х или длительность Тх уравновешивающих импульсов. Схема работает следующим образом. При подаче перемножаемых сигналов f/i ({У2) в нагревателе 4(5) рассеивается тепловая мощность Qi(Qz), пронорциональная квадрату действующего значения ях суммы (|разности): Q.K,(U,+u,)(1) Q, /,(},-U,Y,(2) где К,, Кг коэффициенты пропорциональноВ зависимости от характера временной зависимости входных величин могут представиться два случая: ,(3) Q.Q.. Если Ui и Uz - напряжения постоянного тока, первый случай соответствует перемножению однополярных напряжений, а второй - разпополярных. Температуры (/°i, ) и выходные величины (УЬ Уг) преобразователей 2 и 5 также соответствуют условиям формулы (3),а именно: /1 У 2 . Поэтому для выравнивания температур ЭТП необходимо в первом случае дополнительно подогревать преобразователь 2, а во втором - преобразователь 3. Автоматическое распределение уравновещивающих импульсов тока, получаемых на выходе формирователя и имеющих в качестве переменного параметра частоту следования fx (при постоянной амплитуде /о и длительности то) или длительность (при постоянной амплитуде /„ и частоте еле; дования /о), пропорциональную абсолютной величине сигнала.на выходе блока сравнения (Ау) осуществляется с помощью коммутатора JO. При положительном знаке разности (yi-yz) коммутатор пропускает уравновешивающие импульсы на нагреватель 1.1, а при отрицательном знаке (yi-yz) - на нагреватель 12. ,, Таким ооразом, уравновещивание преобразователя достигается при любых временных зависимостях входных сигналов Ui и Uz. Частота или длительность уравновешивающих импульсов служит одновременно выходной величиной преобразователя, характеризуя абсолютную величину искомого произведения t/i-f/2. Информация о знаке произведения снимается с выходов блока сравнения. В момент равновесия, т. е. установления равенства температур ЭТП, количество тепла, дополнительно сообщенное тому или иному ЭТП, равно: AQ 4K,,U,U,.(4) как, с другой стороны, это количество тепла рассеивается током обратной связи 1ур, то должно выполняться условие: (,,и, 2 л J-V г /1-Ч где (lyp)g - действующее значение тока обратной связи; Кз - постоянный коэффициент. Так как компенсирующий ток формируется в виде последовательности частотно- или широтномодулированных и.мпульсов, получаем линейную зависимость произведения UiUz от выходной величины преобразователя: п,и,и, п и,и, амплитуда импульсов на выходе формирователя;То, /о - длительность или частота следования в случаях последовательностей частотно- или щиротномодулированных импульсов. В описываемом устройстве используется ЭТП с частотным выходом, например терморезонансные преобразователи на основе термозависимых кварцевых резонаторов. При этом упрощается конструкция сравнивающего устройства - знакочувствительной схемы вычитания частот, а также формирователя уравновешивающего сигнала, так как выходной сигнал на выхода схемы вычитания частот является частотой следования импульсов. Таким образом, предлагаемое множительное устройство работает во всех четырех квадрантах, т. е. с входными сигналами, имеющими произвольную временную зависимость. На его основе могут быть построены цифровые множительные устройства для вычислитель техники (при медленно изменяющихся входных сигналах выходная величина преобразователя пропорциональна мгновенному значению произведения), измерительной техники (цифровые ваттметры и счетчики электроэнергии, синхронные детекторы, гармопические анализаторы, корреляторы и т. д.). Устройство имеет частотный выход, просто по конструкции, особенно при использовании частотных ЭТП. В то же время исключается влияние непостоянных параметров окружающей среды (например, температуры), так как они одинаково воздействуют на оба ЭТП, работающих в режиме равных температур. Предмет изобретения Множительное устройство, содержащее компаратор, выполненный в виде двух электротепловых преобразователей, нагреватель
каждого из которых подключен соответственно к схеме вычитания и сложения входных напряжений, а выходы преобразователей подключены к знакочувствительному блоку сравнения, один выход которого соединен с формирователем импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения област1И применения
устройства, в нем электротепловые преобразователи снабжены вспомогательными нагревателями, подключенными к выходу дополнительно введенного коммутатора, входы которого соединены с двумя дополнительными выходами блока сравнения и выходом формирователя импульсов.
