Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1979 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано совместно с цифровыми вольтметрами постоянного тока при построении точных быстродействующих мультиметров. Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, пропорциональное средневыпрямленному значению переменного, состоящие из линейного выпрямителя и усредняющего фильтра . Время преобразования этих устройств велико. Оно определяется постоянной времени фильтров и для сигналов одной частоты тем больше, чем большей точности преобразования необходимо достичь. Наиболее близким по технической сущности является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные линейный выпрямитель, : ходной ключ, основной интегратор и компаратор, последовательно соединенные источник опорного напряжения и блок преобразования периода входного сигнала в постоянное напряжение, выход которого через компенсированный ключ связан с входом основного интегратора, и блок преобразования частоты входного сигнала в последовательность управляющих импульсов, выход которого соединен с входом управления входного ключа и с одним из управляющих входов компенсационного ключа, другой управляющий вход которого подключен к выходу компаратора . Известное устройство имеет невысокую точность преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные линейный выпрямитель, входной ключ, основной интегратор и компаратор, последовательно соединенные источник опорного напряжения и блок преобразования периода входного сигнала в постоянное напряжение, выход которого через компенсационный ключ связан с входом основного интегратора, и блок преобразования частоты входного сигнала в последовательность управляющих импульсов, выход которого соединен с входом управления входного ключа и содним из управляющих входов компенсационного ключа, другой управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, введен дополнительный интегратор, выход которого является выходом преобразователя, а вход через дополнительный ключ соединен с входом блока преобразования периода входного сигнала в ностоянное напряжение, выполненного в виде последовательно соединенных вспомогательного ключа и вспомогательного интегратора, причем управляющий вход основного ключа связан с управляющим входом вспомогательного ключа и с одним из управляющих входов дополнительного ключа, другой управляющий вход которого соединен с выходом компаратора. На чертеже изображена схема преобразователя. Преобразователь содержит линейный выпрямитель 1, входной 2 и компенсационный 3 ключи, основной интегратор 4, компаратор 5, блок 6 преобразования частоты входного сигнала в последовательность управляющих импульсов, блок 7 преобразования периода входного сигнала в постоянное напряжение, состоящий из последовательно соединенных вспомогательного ключа 8 и вспомогательного интегратора 9, источник 10 опорного напряжения и последовательно соединенные ключ 11 и дополнительный интегратор 12. Выход интегратора 12 является выходом преобразователя переменного напряжения. Преобразуемое напряжение С/вх поступает на вход блока 6 преобразования частоты входного сигнала в последовательность управляющих импульсов и одновременно через линейный выпрямитель 1 на входной ключ 2 интегратора 4. Первый выходной импульс блока 6, соответствующий началу периода преобразуемого напряжения, замыкает входной ключ 2 интегратора 4 и ключ 8, через который на вход интегратора 9 подается опорное напряжение UQ. Ключи 3 и И при этом разомкнуты, интеграторы 4 и 9 интегрируют напряжения t/вх и Uo соответственно. В момент времени, соответствующий началу следующего периода преобразуемого напряжения, блок 6 выдает второй импульс, который размыкает ключи 2 и 8 и одновременно замыкает ключи 3 и И. В этот момент времени выходные напряжения интеграторов 4 и 9 соответственно равны , -- fl Bx|fif - BX.cp1 Л .,d(U,, J 2 )2 где f/Bx.cp - средневыпрямленное значение преобразуемого напряжения; Твх - период преобразуемого напряжения;Т - постоянная времени интегратора 4; TZ - постоянная времени интегратора 9. Теперь напряжение Uz подается на вход интегратора 4, а опорное напряжение UQ - на вход интегратора 12. Выходное напрялсение интегратора 4 начинает убывать, и в момент времени, когда оно станет равным нулю, срабатывает компаратор 5, выходной сигнал которого размыкает ключи 3 и 11. Интервал времени, в течение которого ключи 3 и 11,замкнуты, равен .СР JI о // 2 а выходное напряжение интегратора 12 за этот интервал времени достигает значения .x--.ff/o«f --- o, где Гз - постоянная времени интегратора 12; Относительная погрещность преобразования б Lubix зависит от относительных нестабильностей постоянных времени и дТз. При правильном выборе схемных элементов интеграторов дестабилизирующие факторы будут вызывать изменения постоянных времени интеграторов одного знака, в первом приближении . Для коррелированных величин дТ и бГз относительная погрешность 1б{7вых| |6Г2-бГз| 0 (бР). В преобразователе переменного напряжения полностью исключена составляющая погрешности преобразования 6f/o, 672- -б7з| на порядок меньше величины составляющей бГ, а быстродействие предложенного и известного преобразователей одинаково. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные линейный вьгарямитель, входной ключ, основной интегратор и компаратор, последовательно соединенные источник опорного напряжения и блок преобразования периода входного сигнала в постоянное напряжение, выход которого через компенсационный ключ связан с входом основного интегратора, и блок преобразования частоты входного сигнала в последовательность управляющих импульсов, выход которого соединен с входом управления входного ключа и с одним из управляющих входов компенсационного ключа, другой управляющий вход которого подключен к выходу компаратора; отличающийся тем, что, с целью. повышения точности преобразования, в него введен дополнительный интегратор, выход которого является выходом преобразователя, а вход через дополнительный ключ соединен с входом блока преобразования периода входного сигнала в постоянное напряжение, выполненного в виде последовательно соединенных вспомогательного ключа и вспомогательного интегратора, причем управляющии вход основного ключа связан с управляющим входом вспомогательного ключа и с одним из управляющих входов дополнительного ключа, другой управляющий .вход которого соединен с выходом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 222734, кл. G 01 R 19/26, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 267746, кл. G 01 R 13/02, 1967.