Высоковольтный масштабный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R15/04 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к активным высоковольтным масштабным преобразователям постоянного напряжения , и может быть использовано в 5 прецизионных измерительных приборах, контрольных и регулирующих устройствах для изменения величины входного напряжения в определенное число раз.

Известны активные масштабные Ю преобразователи напряжения, содержа Ц1-:е измерительный усилитель и резисторный делитель напряжения, образуквдий цепь последовательной отрицательной обратной связи по напряжению 5

L -L J

Недостатком известных устройств является недостаточная точность преобразования и нестабильность работы. 20

Известны также высоковольтные масштабные преобразователи постоянного напряжения, содержащие измерительный усилитель, высоковольтный резист.орный делитель напряжения, од- 25 йо из плеч которого является общим для входного и выходного контуров измерительного усилителя, и цепь последовательной отрицательной обратной связи по напряжению, об- 30

разованную плечами упомянутого резисторного делителя 2.

Недостаткам - известного устройства является наличие большой погрешности, снижающей точность преобразования, и нестабильность работы устройства, обусловленная неточностью изготовления к нестабильностью резисторов делителя напряжения. Этот недостаток еще более усугубляется при необходимости использования высоковольтных резисторов для получения высоких напряжений.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный масштабный преобразователь постоянного напряжения, содержащий измерительный усилитель, высоковольтный резисторньлй делитель напряжения, одйо из плеч которого является общим для входного и выходного контуров измерительного усилителя,и цепь последовательной отрицательной обратной связи по напряжению, образованную плечами упомянутого резисторного делителя,введены низковольтный прецизионный делитель напряжения с параллельно включенным ключом, связанным с генератором тактовых 1 ;Мпульсов, и последовательно соединенные разделительный конденсатор, усилитель рассогласования, исйолнительный орган, причем одно из плеч низковольтного прецизионного делителя на:тряжения подключено к регулируемо1 1у плечу упомянутого высоковольтного резисторного делителя, соединенному с исполнительным органом, другое - через нерегулируемое плечо высоковольтного резисторного делителя подключено к выход ному контуру измерительного усилите ля, а выход низковольтного прецизи онного делителя напряжения соединен с раЕдп,ёлительным конденсатором и входной клеммой устройства. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройств Устройство содержит входные клеммы 1 и 2, измерительный усилитель содержащий в цепи последовательной отрицательной обратной связи высоко вольтный резисторннй делит.ель напряжения 4 с плечами 5 и б, одно из ко торых (плечо 5)выполнено регулируемым. Между плечами 5 и б делителя напряжения 4 зключен низковольтный прецизионный делитель, напряжения 7 с выходом 8, плечами (образованными точными резисторами ) 9,10 и параллельно с HHf.j3d соединенным ключом 11 управление которым осуществляется от генератора тактовых импульсов 12. Регулируемое плечо 5 резисторного де лителя напряжения 4 связано со средним выводом усилителя 3 и исполнител ным органом 13, вход которого соедин с выходом усилителя рассогласования 14, а вход последнего соединен через разделительный конденсатор 15 с выходом 8 прецизионного делителя напряжения 7. Резисторный делитель 4 с плечами 5 и б, прецизионный делител 7 с плечами 9, 10 и выходная клемма .устройства 16 образуют выходной кон тур усилителя 3. Выходная клемма 16 соединена также с выходом измерител ного усилителя 3 и нагрузкой (на чертеже не показано). Входная клемм устройства , выход 8 прецизионного делителя напряжения 7, его плечо 9, а также плечо 5 резисторного делителя 4 образуют входной контур усилителя 3. 17 - вторая выходная клем ма устройства. В качестве исполнительного органа 13 и изменяемого плеча 5 могут быть использованы нагревательный элемент и резистор из медИр светодиод и фоторезистор, двигатель и реохорд, .термонагреватель и термистор и т.п. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на входную клемтугу 2 и входной контур усилителя 3 через клегда1у 1, выход 8 делителя 7 его плечо 9, плечо 5 делителя 4 сигнал принимается и усиливается усилителем 3. Часть выходного напряжения с выхода усилителя 3 через выходной контур усилителя 3, образованный 16, плечами 6,10,9 и 5 делителей напряжения 4 и 7, поступает на входной контур усилителя 3, образуя послздо.вательнуго ртрицательную обратную связь по .напряжению, что при достаточно большом входном сопротивлении усилителя 3 и при разомкнутом ключе 11 создает зависимость между выходным и входным напряжениями по постоянному току, определяемую выражением . и,-и.ь,.-и,,ь,:., „ где ) (о сопротивления делителя 4 и низковольтного делителя 7 . При замкнутом ключе 11 ) п -1 вьк В), тг Разность напряжений U илмежду значениями при замкнутом и разомкнутом ключе 11 с частотой модулирующего сигнала подается с выхода 8 делителя 7 через разделительный конденсатор 15 на вход усилителя рассогласования 14, где сигнал усилирается и подается на исполнительный орган 13, который воздейстг;, ет на величину сопротивления плеча 5 до тех пор, пока л,0 не станет близким к нулю, При равенстве сигнала разбаланса --д.и--о, u --u;, т.е. или, выполнив необходимые математические действия, получим .Riol . Я, .(4) Подставив значения обратных велиин равенства (ч) в (1), получим I I - 1,R-lo- Rq -ио.., ---i Таким образом, выходное напряжение высоковольтного преобразователя, оступающее на выходные клe.1мы 16 и 17, прямо пропорционально отношению опротивлений низковольтного прециионного делителя напряжения 7, выолненного на печатных резисторах с чень высокой точностью отношения (0,0001 %) от номинальных значений, следствие чего повышается точность стабильность устройства в целом.

Режим работы измерительного усилителя 3 подбирается таким, чтобы его сопротивление по переменному току ,со стороны выходных клемм 16 и 17 было близким к нулю. Это обстоятельство, а также высокое входное сопротивление усилителя 3 и сведение раности во входном контуре к нулю практически исключает влияние переменного напряжения на точность масштабного преобразователя.

Таким образом, устройство обладе:ет высокой точностью и стабильность

Ожидаемый эконогу1нч:есЕ нй эффект от использования изобретения составит около 3 тыс. р. в год на одну установку .

изобретения

Высоковольтный масштабный преобразователь постоянного напряжения, содержащий измерительный усилитель высоковольтный резисторный делитель напряжения, одно из плеч которого является обцщм для входного и выходного .контуров измерительного усилителя, и цепь последовательной отрицательйой обратной связи по напря жению, образованную плечами упомянутого резисторного делителя, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности устройства, в него введены, низковольтный прецизионный делитель напряжения с параллельно включенным ключом, связанным с генератором тактовых импульсов, и последовательно соединенные разделительный конденсатор, усилитель рассогласования, исгюлнительный орган, причем одно из плеч низковольтного прецизионного делителя напряжения

Q

одключено к регулируемо 5у плечу упомянутого высоковольтного резисторноге делителя, соединенному с исполнительны,-; органом, другое - через нерегулируемое плтечо высоковольтного ре5зксторного делителя подключено к выxoднo з/ контуру измерительного усилителя,а выход низковольтного прецизионного делителя напряжения соединен с разделительны1-1 конденсатором и входной клеммой устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ЭСКИН С.П.Высокочувствительные измерительные усилители. М.,Машино5строение, 1974, с. 15.

2, Волгин Л,И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. М.,Сов. радио, 1971, с. 73-74.