Масштабный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M3/04 H03G3/20 

(54) МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО Изобретение предназначено для пропор ционального изменения величины входного напряжения и может быть применено в прецизионных измерительных приборах, контрольных и регугафующих электрических устройствах. Известные пассивные масштабные преобразователи постоянного напряжения на резисторах обладают следующими недостатками: коэффициент передачи их меньше единицы, имеют низкую точность и стабильность преобразования даже при использовании термостатов Щ . Известны также активные масштабные преобразователи напряжения, содержащие измерительный усилитель и резисторный делитель напряжения, образующий цепь последовательной отрицательной обратной связи по напряжению 2 . Такие преобразователи имеют также большую погрешность и нестабильность из-за неточности изготовления и неста.бильности резисторов делителя напряжения . Этот недостаток еще больше усуНАПРЖКЕНИЯгубляется при необходимости использования высоксюмных резисторов для получения высоких напряжений. В частности прецизионные резисторы типа МРХ и МВСГ имеют точность не более О,О2%, а печатные резисторы не могут быть использованы при высоких напряжениях. И те и другие обладают недостаточной стабильностью. Целью изобретения является повышение точности и стабильности масштабного преобразования постоянного напряжения. Эта цель достигается тем, что в известный преобразователь включены: индуктивный делитель, первичная обмотка которого подключена к генератору переменного напряжения, а две вторичные обмотки, соединенные встречно и последовательно, первая из которых включена плечами резисторногх) делителя в выходной контур измерительного усилителя, а вторая - во входной контур ; .усилитель рассогласования, вход которого подключен к ветви, образовашюй послдовательным соединением второй обмотки индуктивного делителя и плечом резисторного делителя общим для входного и выходного контура измерительного

усилителя, исполнительный орган, соединённый с выходом усилителя рассогласования и общим плечом резисторного делителя , которое выполнено изменяемым.

На чертеже показан масштабный преобразователь постоянного напряжения. Преобразователь содержит входные клеммы 1 и.2, индуктивный делитель переменного напряжения (ИДПН) 3 с первичной обмоткой 4, питаемой от гёнератора переменного напряжения S, и вторичными обмотками 6 и 7, имеющими общую точку и включенными встречно и последовательно. Измерительный усилитель 8 содержит в цепи отрицательной обратной связи (ООС) двуплечий делитель напряжеки из резисторов 9 и 10. Одно плечо 9 делителя вьшолнено регулируемым и подключено к общей точке вторичных обмоток ИДПН и общей точке измерительного усилителя 8, а другоа плечо 1О - нерегулируемым. Усилитель 8 охвачен последовательной ООС по напряжению. Между плечами 9 и 1О резисторного делителя включена обмотка 6 ИДПН, которая вместе с ними образует выходной контур усилителя. Во входной контур усилителя между входным зажимом преобразователя и регулируемым плечом 9 включена вторая обмотка 7 ИДПН.

Регулируемое плечо 9 резисторного делителя напряжения имеет связь с ис, полнительным органом 11, вход которог соединен с выходом усилителя рассогласования 12, а вход последнего подключе к ветви, образованной последовательным соедине шем регулируемого плеча 9 и второй обмоткой7 ИДПН.

Выходные клеммы преобразователя

имеют обозначения 13 и 14.

Так- как преобразователь охвачен последовательной отрицательной обратно связью по напряжению, то при достаточно большом входном, сопротивлении усилителя 8 падением постоянного напряжения на обмотке 7 можно пренебречь, и тогда зависимость между выходным и входным напряжениями по постоянному току будет определяться соот ношением

и .и ( 1)

R, - соответственно

Ю t)

сопротивление резисторов 9,10

и обмотки 6.

Поскольку обмотки 6 и 7 индуктивного делителя 3 включены встречно, переменное напряжение резисторе 9 будет включено в противофазе к ЭДС на обмотке 7.

Разность между ними Д U 9,3 J 2) будет усилена усилителем рассогласования 12 и подана на исполнительный орган 11. Последний, воздействует на величину сопротивления резистора 9 до тех пор, по ка ли,. не станет близким к нулю.

Так как для выходного контура усилителя 8 индуктивного делителя 3 справедливы соотношения

и„-.

(3)

(4)

где Wj, и NX/ - число витков соответственно в обмтотках .6 и 7, а Е,- ЭДС в обмотке 6, подставляя первые части этих равенств в уравнение (2), считая разность Л Ur,, равной нулю и сокращения на F , получают

RC

т

(5)

Л ,

Подставляя зйачения обратных величин равенства (5) в равенство (1), получают

:

,.(6)

NJV,

Таким образом, выходное напряжение преобразователя прямо пропорционально отношению числа витков ИДПН, KOTojioe может быть выполнено с очень высокой точностью и является устойчивым к дестабилизирующим факторам: изменению температуры, питающих напряжений, старения и т.п. Погрешность и стабильность определяются, в основном параметрами входного сигнала.

Режим работы измерительного усилителя 8 подбирается таким, чтобы егс сопротивление по переменному току со стороны выходныхзажимов было близким к нулю. Это обстоятельство, а также высокое входное сопрртивление усилителя и сведение разности во входном контуре к нулю практически исклюЧеаот влияние переменного напряжения на точность масштабного преобаразования постоянного напряжения, а коэффи