Преобразователь действующихзНАчЕНий TOKA или НАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования различного рода в приборах и системах при необходимости линейного детектирования действующих значений.

Известен преобразователь действующих значений, выполненный на двух термопреобразователях с встречным включением термопара, и содержащий, кроме того, усилитель некомпенсации fl.

Недостаток известного устройства определяется погрешностью от нелинейности преобразования, вызванной конечным значением коэффициента усиления усилителя. Наличие последнего создает также трудности обеспечения устойчивости устройства, увеличивает уровень щумов.

Известен также преобразователь действующих значений тока или напряжения, содержащий два квадратичных детектора, первый из которых установлен на входе преобразователя, а второй связан с выходом устройства 2. Квадратичные детекторы в известном устройстве выполнены в виде термопреобразователей, одноименные выходные выводы которых соединены между собой, а разноименные подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам усилителя постоянного тока.

При практической реализации известного устройства для уменьшения нелинейности схемы необходимо стремиться к бесконечно большому значению коэффициента усиления усилителя, что не является возмольным. Большой коэффициент усиления здесь также создает трудности, связанные с необходимостью обеспечения устойчивости н значительным уровнем щумов усилнтеля.

В известном устройстве не представляется возможной компенсация нелинейности, обусловленной неидентичностью статических характеристик термопреобразователей.

Пелью изобретения является повышение точности линейного преобразования действующих .значений.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе действующих значеНИИ тока или напряжения, содержащем два квадратичных детектора, первый из которых установлен на входе преобразователя, а второй связан с выходом устройства, ввеены два сумматора и масштабирующий

элемент, причем один вход первого сумматора подключен к выходу первого квадратичного детектора, а другой вход - к выходу масщтабирующего элемента, а выход - к входу второго квадратичного детектора и суммирующему входу второго сумматора, вычитающий вход второго сумматора соединен с выходом второго квадратичного детектора, а выход - с входом масштабирующего элемента.

На чертеже нредставлена функциональная схема нреобразователя действующих значений тока или напряжения.

Преобразователь содержит квадратичный детектор 1, сумматор 2, квадратичный детектор 3, сумматор 4, масштабирующий элемент 5.

Работает нреобразователь следующим образом.

Входной переменный сигнал x(t) поступает на квадратичный детектор 1, преобразуется им в сигнал постоянного тока, нропорциональпый оценке квадрата действующего значения входного сигнала за время Ть где TI - постоянная времени квадратичного детектора 1. Этот сигнал подводится к первому входу сумматора 2. Выходной сигнал у сумматора 2 является выходным сигналом устройства, вместе с тем он следует на вход детектора 3 и на вход сумматора 4. Сигнал постоянного тока с выхода детектора 3, пропорциональный квадрату выходной величины у, направляется на вход сумматора 4. Результирующий сигнал с выхода сумматора 4 через элемент 5 поступает на второй вход сумматора 2.

Уравнение, связывающее входной сигнал x(t) с выходным сигналом у, занишется следующим образом: т,

y ki г X2(t)dt+k y-k2y2,

1 1 J О

где k и ks - коэффициенты преобразования соответственно детекторов 1 и 3;

k - коэффициент преобразования линейного масштабирующего элемента 5.

В данном уравнении для упрощения записи не учитывается тот факт, что на выходе детектора 3 сигнал нропорционален не просто квадрату выходной величины, а среднему значению ее квадрата за время Т2, где Та - постоянная временн квадратичного детектора 2.

Однако можно показать, что эквивалентная постоянная времени т определяется разностью постоянных времени квадратичных детекторов

Т,-Та

1 Г

С учетом этого замечания решение последнего уравнения выглядит

(t)dt.

У

2KiK2

2К,К2 / КК2 т .1

Анализ последнего вырал ения позволяет выявить ряд преимуществ предлагаемого преобразователя по сравнению с известными.

5 Предлагаемый преобразователь выгодно отличается от известных отсутствием усилителя с коэффициентом усиления и более, так что в нем исключена методическая погрешность, вызванная конечностью коэффициента передачи усилителя, отсутствуют шумы на выходе усилителя, вносящие случайную составляющую погрешности, не имеет места проблема обеспечения устойчивости преобразования.

Нелинейность характеристики преобразователя, обусловленная отклонением статических характеристик квадратичных детекторов от квадратичных, может быть

0 скомпенсирована нелинейностью обратного знака, вызванной линейным масштабирующим элементом, регулировкой его коэффициента передачи в обе стороны от единицы. Таким образом, в данном случае име5 ется принципиальная возможность коррекции нелинейной характеристики линейным блоком, включенным в цень обратной связи.

Инерционность предлагаемого преобразователя определяется не постоянными времени квадратичных детекторов, а их разностью и не уступает техническим показателям известных устройств.

Формула изобретения

Преобразователь действующих значений тока или напряжения, содержащий два квадратичных детектора, первый из которых установлен на входе преобразователя, а второй связан с выходом устройства, о тличающийся тем, что, с целью повыщения его точности, в него введены два сумматора и масштабирующий элемент, причем один вход первого сумматора подключен к выходу первого квадратичного детектора, а другой вход - к выходу масштабирующего элемента, а выход - к входу второго квадратичного детектора и суммирующему входу второго сумматора, вычитающий вход второго сумматора соедииен с выходом второго квадратичного детектора, а выход - с входом масштабирующего эле лента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 382014, кл. G 01 R 19/24, 1973.

2.Патент ФРГ №. 1814520, кл. 21е 19/02, 65 1968 (прототип).