Измерительный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G01R19/02 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при-создании электроизмерительных приборов, а также в компенс ционных стабилизаторах напряжения, Известен измерительный преобразователь, содержащий две преобразующие RC-цепи, вход каждой из которых через выпрямитель соединен с источникем измеряемого напряжения, а выход, зашунтированный разряднъи клю чсм, управляемым .от систел управления, - с входом согласуивдего устро ства, выходом подсоединенного к сел тору напряжений 1}. Недостатком известного измерительного преобразователя является е весьма низкая точность измерения среднего значения напряжения, поскольку для каждого интервала преобразования процесс) в RC-цепях описываются линейным дифференциальным уравнением: d ) (t) и (t), (1 где и (t) - напряжение на конденсаторе RC-цепи, нзменяющееся во времени; (t) - измеряемое напряжение; f - постоянная времени RC-цетш, Решение уравнения (1) существенно зависит от вида функции и. (t), расположенной в правой части уравнения (1). В частности, при измерении синусоидального напряжения решение уравнения (I)имеет вид: с -iTctTir ife 5inut-co U3t.fc) ,(2) где w - круговая частота измеряемого напряжения. Величина, напряжения на конденсаторе O(v (t) по истечении полупериода измеряемого синусоидального напряжения определится по формуле Л/ -1тй%.«т.. Среднее значение синусоидального напряжения за его полупериод равно: Т/2 и.„ -|-j U Slncotdt. (4) Из сравнения выражений (3) и (4) видно, что известный измерительный

преобразователь не позволяет получить на своем выходе напряжение, пропорциональное среднему значению измеряемого напряжения.

Другим недостатком преобразователя являются его низкие функционалные возможности поскольку он позволяет осуществлять измерение только переменных напряжений. При измерени же однополярных напряжений в этом преобразователе .невозможна поочередная работа RC-цепей.

Целью изобретения является повышние точности измерения среднего значения напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что измерительный преобразователь, содержащий две КС-цепи, вход каждой из которых через соответствующие последовательно соединенные ключ и выпрямитель связан с источником напряжения, выход каждой из RC-цепей через согласующий блок подключен к селектору напряжения, выход которого соединен с регистрирующим блоком, а вход - с одним выходом управляющего блока, другие выходы этого блока подсоединены к управляющему входу второго ключа, подключенного параллельно выходу НС-цепи, снабжен двумя дополнительными согласующими блоками, входы каждого из которых соединены с выходами соответствующей НС-цепи, а ВЫХОДЫ- с входами этой цепи.

На чертеже приведена функциональная схема измерительного преобразователя.

Измерительный преобразователь содержит источник 1 напряжения, к выходу которого через выпрямители 2,3 ключи 4,5 и выходные сопротивления согласующих блоков б, 7 подключены КС-цепи, выполненные на резисторах 8, 9 и конденсаторах 10, 11. Конденсаторы 10,11 зашунтированы разрядными ключами 12, 13 и соединены C/J входами согласующих. блоков б , 14 и 7,15, Выходы согласующих блоков Г4, 15 через селектор 16 напряжения подключены к регистрирующему блоку 17, а цепи управления ключей 4,5,12,13 и селектора 16 - к выхода управляющего блока 18.

Измерительный преобразователь при измерении выпрямленного напряжен я работает следующим образом. 1(1змеряемое напряжение с выхода источника 1 через выпрямители 2,3, иск/Ьочающие инверсную проводимость ключей 4,5, прикладывается к силовым цепям указанных ключей. В то же время напряжение ( в данном случае оно представляет собой напряжение одной из фаз выпрямления) в виде, сигнала управления и поступает на вход блока 18, на двух выходах которого формируются прямоугольные импульсы напряжения, сдвинутые по фазе друг относительно друга на полупериоде напряжения. Эти импульсы, поступая в цепи управления ключей 4,5 соответственно замыкают их на время своей длительности.

После замыкания ключей 4, 5 напряжение через выходы блоков 6, 7 и резисторы 8, 9 поступает на заряд конденсаторов 10, 11 и возникшие на них напряжения подаются на. входы согласующих блоков 6 и 7.

Ввиду того, что блоки 6 и 7 имеют большое входное и малое выходное сопротивления, напряжения на их выходах повторяют напряжения на 5 конденсаторах 10, 11 и суммируются с измеряемым напряжением. Уравнение (1) приобретает вид;

--- .)-u,tt)u(t). (5)

at

Ранение уравнения (5) позволяет сделать вывод о том, что напряжение Uc (t) пропорционально интегралу от измеряемого напряжения, т.е.:

и Ct) ,.(t)dt. (6)

При размыкании ключей 4,5 КС-цепи отключаются от источника 1 и напряжения на конденсаторах 10, 11 остаются неизменными на этом интервале времени, Величина этих уравнений определяется по формулам:

(Mti)T

ные уровни (горнз()1тальнь е участки напряжений). В результате этого на вход блока 17 подается идеально сглаженное напряжение, величина которого пропорциональна среднему значению измеряемого напряжения.

Предлагаемый измерительный преобразователь может найти широкое применение в измерительной технике при создании быстродействующих вольтметров среднего- значения повышенной точности. Наиболее перспективным является использование предполагаемого изобретения в быстродействующих стабилизаторах напряжения или тока в качестве датчика сигнала обратной связим В этом случае возможно получение идеально сглаженного сигнала обратной связи, величина которого пропорциональна среднему значению регулируемого парс1метра.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь, содержащий две RC-цепи, вход каждой

из которых через соответствующие последовательно соединенные ключ и выпрямитель связан с источником напряжения, выход каждой из КС-цепей через согласующий блок подключен к селектору напряжения, выход кото- рого соединен с регистрирующим блоком, а вход - с одним выходом управляющего блока, другие выходы этого блока подсоединены к управляющему входу второго ключа, подключенного

0 параллельно выходу RC-цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения среднего значения напряжения, преобразователь снабжен двумя дополни5тельными согласующими блоками, входы каждого из которых соединены с вы- ходами соответствующей RC-цепи, а выходы - с входами этой цепи.

20Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ №2054120, кл. 21 d 1, 12/02, опублик. 23.03.72 (прототип).