Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное Советский патент 1977 года по МПК G01R19/22 G01R19/02 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении точных аналоговых и цифровых универсальнь Х вольтметров для измерения напряжения переменного и

постоянного токов.,

Известен преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоян ное, содержащий два параллельных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного устройства и квадратора, причем входы обоих каналов соединены между собой через первый ключ, а выходы обоих каналов соединены между собой встречно и один из выходов упомянутых выше каналов связан через последовательно соединенные вычитатель, усилитель, второй ключ со входом интегратора, кроме того, упомянутый выход одного из каналов через третий ключ и элемент памяти соеди- нен с другим входом вычитателя, а вход этого канала через четвертый ключ связан с выходом модулятора, причем управляющие входы всех ключей соединены с устройством управления 1.

Однако известный преобразователь обеспечивает недостаточно высокую точность пр повышении быстродействия.

Цель изобретения - повышент1е точности при повышении быстродействия.

Это достигается тем, что в известный преобразователь, содержащий два параллельных канала, ключи, вычитатель, усилитель, интегратор, элемент памяти, модулятор, устройство управления, дополнительно введены квадратор, усилитель постоянного тока и сумматор, выход которого соединен с входом модулятора, а входы соответственно с выходом интегратора и с выходом дополнительного усилителя постоянного тока, соединенным со входом дополнительного квадратора, выходы которого соответственно подключены к средней точке соединения выходов квадраторов каналов и входом дополнительного усилителя постоянного тока.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит входные устройства 1 и 2, ключ 3, квадраторы 4, 5, вычитатель 6, ключ 7, эле- мент памяти 8,,усилитепь 9, ключ 10, ин тегратор 11, модулятор 12, ключ 13, устройство управления 14, квадратор 15, уси литель 16 постоянного тока и сумматор 17 Устройство работает следующим образом В первом такте ключи 3 и 7 замкнуты, а 10 и 13 разомкнуты. При этом входное напряжение 1 (t) поступает на первый и второй каналы, состоящие из первого и вта рого входных устройств 1 и 2 и квадраторов 4 и 5 соответственно. При этом выход ные напряжения квадраторов 4 и 5- каждое из которых пропорционально квадратору действующего значения входного напряжения и (t) , вычитаются благодаря встречному включению выходов квадраторов 4 и 5, и разностное напряжение , соответствую щее неидентичности обоих каналов, через ключ 7 поступает на элеме1гт 8. При этом ( ),гдеК.,К2,К X 4 25 эфс|зициенты преобразования входных устройств 1, 2 и квадраторов 4 и 5 соответственно, действующее значение вход- логэ напряжения. В этом же такте, благодаря встречному включению квадраторов 4 и 15, на выходе усилителя 16 возникает напряжение, равное и , так как квадраторы 4 и 15, встречаю включенные выходы которых сое динены со входом усилителя 16 постоянного тока, выход которого подключен ко входу квадратора 15, состав ляют вместе с уси лителем 16 линейный преобразователь дей ствуюшего значения напряжения переменно- го тока в напряжение постоянного тока (ЛПДЗ). Выходное напр51жение усилителя 16 через сумматор 17 поступает на выход устройства и через модулятор - на вход ключа 13. В первом такте выходное напряжение преобразователя U-g,|,jxH пропорпи- опальное действующему значению входного сигнала с погрещностью ЛПДЗ, не измеряется.

Во втором такте на вход первого канала продолжает поступать U(x(t) , а на вход второго канала напряжение цепи обратной связи и, (t) К U-Bijiv При этом ключи 13 и 10 замкнуты, ключи 3 и 7 разомкнуты, а на вход интегратора 11 поступает усиленная разность напряжения и результирующего напряжения встречно включенных инерционных квадраторов 4 и 5.

Формула изобретения

Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содер- жаший два параллельных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательного соединения входного устройства и квадратора, причем входы обоих каналов соединены между собой через первый ключ, а выходы обоих каналов соединены между собой Выходное напряжение преобразователя во втором такте равно и „ 17 ъыхй -вых и к к-к)-лек К X 1 4 BbJX см где Kf,, К 3 -К g - коэффициенты преобразования симметричного модулятора, интегратора и усилителя 9 соответственно. Подставляя вместо де его значение, полученное в первом такте, найдем ,и,.-иЛ..к -sbug .,,/K,,, 0,99U,, Kg получ1 м Ujbf. которое подлежит дальнейшему преобрасюванию (измерению) образ цоБЫми средствами преобразования (измерения) постоянного тока. Второй член подкоренного выражения представляет собой удвоенную погреигаость преобразования (без учета погрещности сим.метричного модулятора 12 ). Если погрешность в первом такте равна 1%,т.е. Ки 0,99и,ых,то при Кд lofK 0,01. К и К, 1 указанная погрешность составляет около 0,005%. При этом значительно увеличивается быстродействие преобразователя при той же точности, что у прототипа, так как в начале второго (информативного) такта на выходе преобразователя присутствует напряжение, равное с погрешностью преаб разования ЛПДЗ действующему значению Ux и коэффициент усиления усилителя 9 меньше, чем в известной структуре, на два порядка (в 100 раз. Исследования показали, что погрешность преобразователя не превышает 0,03% при изменении входного сигнала в диапазоне 20оБпри времени преобразования менее 1,5 с vB известном устройстве 5-7 с). встречно и один из выходов каналов связан через последовательно соединенные вычитатель, усилитель, второй ключ с входом интегратора, кроме того, упомянуты и выход одного из каналов через третий ключ и элемент памяти соединен с другим входом вычитателя, а вход этого канала через четвертый ключ связан с вь ходом модулятора, при чем управ-ляюшие входы всех ключей соеди нены с устройством управления, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности при повышении быстродействия, в него дополнительно введены квадратор, усилитель постоянного тока и сумматор, выход которого соединен с входом модулятора, а входы - соответственно с выходом интегратора и с выходом дополнительного усилителя постоянного тока, соединенным с входом дополнительного квадратора, выходы которого соответственно подключены к средней точке соединения выходов квадраторов каналов,и входом дополнительного усилителя постоянного тока. Источншси информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Таубе Б. С. Разработка и исследование К5етодов и средств высокой точности для автоматического измерения действующего и среднего значения переменного напряжения. соискание ученой степени кандидата технических ,, 1972, стр. 128.