(54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО
ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ
1
Изобретение относится к электроизмерительной Технике и может быть использовано для построения точных аналоговых и цифровых вольтметров действующего значения переменного напряжения.
Известен линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий электротепяовой преобразователь, усилитель постоянного тока, запоминающее устройство, индикатор и два синхронных переключателя 1.
Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная дрейфом нуля усилителя постоянного тока и неквадратичносТБЮ функции преобразования электротеплового преобразователя.
Наиболее близким по технической сущности является линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий электротепловой преобразователь , дифференциальный усилитель постоянного тока, первое и второе запоминающие устройства, первый синхронный переключатель, один из входов которого соединен со входом устройства, второй синхронный переключатель, выходы которого соединены со входами, соответственно, первого и второго запоминающих устройств, а вход - с выходом дифференциального усилителя, .один из входов кото,рого подключен к вьаходу элёктротеплового преобразователя, блок управления переключателями 2J. .
Однако, такой преобразователь име0ет значительную погрешность от нелинейности из-за отличия функции преобразования электротеплового преобразователя от квадратичной и изменения напряжения запоминающего устрой5ства в режиме хранения.
Цель изобретения - повышение точности устройства,;
Указанная цель достигается тем, что в линейный преобразователь дейст0вующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий электротепловой преобраз ов атель, дифференциальный усилитель постоянного тока, первое и второе запоминающие устрой5ства, первый синхронный переключатель, один из входов которого соединен со входом Устройства, второй синхронный переключатель, выходы которого соединены со входами/ соответственно, 0 первого и второго запоминающих1устройств, а вход - с выходом дифференциального усилителя, один из входов которого подключен к вьлходу электротеплового преобразователя, блок управления переключателями, введены сумматор, выход которого соединен со входомэлектротеплового преобразователя, один из входов подключен к вы ходу первого запоминающего устройства, а другой - к выходу первого переключателя , источник опорного напряжения , подключенный ко второму входу дифференциального усилителя, и модулятор, вход которого соединен со входом второго запоминаклцего устройства а выход - со вторым входом первого переключателя.
На чертеже представлена схема предлагаемого линейного преобразователя 7 йствующего значения переменного напряжения в постоянное.
Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в,постоянное содержит электротепловой преобразователь 1 (например термопреобраэователь, терморезистор}, соединенный с одним из входов дифференциального усилителя 2 постоянного тока с большим коэффициентом усиления и с выходом сумматора 3, к одному из входов которого подключен выход запоминающего устройства 4, источник 5 опорного напряжения,подключёный к другому входу дифференциального усилителя 2 постоянного тока, второе запоминающее устройство б, соединенное с модулятором 7, блок 8 управления переключателями, первый синхронный переключатель 9, выход которого подключен к другому входу сумматора, а один из входов соединен с.выходом модулятора, второй синхронный переключатель 10, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 2 постоянного тока, а выходы - со входами запоминающих устройств 4 и б.. .
Работа линейного преобразователя действующего значения переменного напряжения в постоянное осуществляется в два такта, В первом такте контакты переключателей 9 и 10 находятся в положении приведенном на чертеже. На вход электротеплового . преобразователя 1 поступает измеряемое напряжение U и напряжение с выхода запоминающего устройства 4. На выходе дифференциального усилителя 2 устанавливается напряжение
Е, KtUo -«04 ( + и) . (1)
коэффициент усиления дифгде К ференциального усилителя 2;
Р коэффициент передачи модулятора 7;
К коэффициент передачи запоминающего устройства 4; напряжение источника 5 опори„ ного напряжения; B ot-p(V )-. функции преобразования
электротеплового преобразователя 1.
Напряжение на выходе электротеплового преобразователя 1 при этом
Е±
(2)
и.
и/
1 - 0 к
Очередной импульс блока 8 управления перекоммутирует контакты переключателей 9 и 10 в другое положение, начинается второй такт работы устройства. Вход запоминающего устройства 8 с помощью переключателя 10 отключается от схемы и на его выходе фиксируется напряжение е течение всего второго такта работы устройства.
Теперь на вход электротеплового преобразователя 1 поступает напряжение запоминающего устройства 4 и переменное напряжение с выхода модулятора 7, который позволяет осуществить квадратурное сложение сигналов в сумматоре 3.
Напряжение на выходе усилителя 2 во втором такте„
E,j K Uo-ci4((1+iff+ () . (3) 4E/E и дЕ - соответственно относительное и аб-. солютное изменение напряжения на запоминающем конденсаторе запоминающего устройства 4/ возникающее из-за различных утечек. Напряжение Е2 с выхода дифференциального усилителя 2 запоминается во вспомогательном запоминающем устройстве 6, выход которого является выходом преобразователя.
Напряжение на вьоходе электротеплового преобразователя 1 во втором такте можно определить из формулы {3)
ид Uo («) Из выражений (2) и (4)
следует,
что.
1
+ -(Е - Е),
и
и.
-т
при к т , и i;; Ua
Следовательно, в предлагаемом устройстве электротепловой преобразователь 1 работает в режиме стабилизации температуры подогрева, чем обеспечивается более высокая точност и линейность-преобразования.
Действительно, с учетом равенства (1) и (3) функция преобразования устройства
1
(1 +Г),(5)
О
Р
где
2И|Ь.иц(1)(1Г
1) (fe)
К. г (г г
есть погрешность от нелинейности функции преобразования. .В выражении (6) u «K E -«-U aDOnst. -входное напряжение электротеплового преобразователя 1. Анализ формулы (6) показывает, ч электротепловой преобразователь 1 работает в одной точке характеристи ки (режим стабилизации температуры подогрева), которая определяется вы бором UQ. Погрешность от нелинейности практически не зависит от вид функции преобразования электротепло вого преобразователя 1, В предлагаемом устройстве также снижена погрешность преобразования, вызванная нестабильностью величины Ед,хранящейся в запоминающем устро стве 4 во втором такте. Относительная погрешность конденсаторного запоминающего устрой-±,Н-е :)иоо%, (Я) где t - время разряда время второго такта работы устройства) С- емкость конденсатора памяти и - напряжение на конденсаторе памяти; . Ry - сопротивление утечки кон денсатора памяти; 3v - ток утечки элементов, подключенных к конденсатору памяти в режиме хранения. Из приведенного выражения следуе что погрешность конденсаторного запоминающего устройства уменьшается увеличением U. В известном устройстве UQ. U в предлагаемом устройстве Uc Е- Как следует иа (7) при , 11 Следовательно, относительная погреш ность запоминающего устройства 4 при малых входных сигналах в 10-50 раз меньше, чем в известном. Таким образом, предложенное изоб-ретение позволяет снизить погрешности, обусловленные неквадратичностью функции преобразования электротеплового преобразователя и изменением напряжения конденсаторного запоминающего устройства в режиме хранения при. малых входных сигналах, тем самым повысить точность преобразования. Формула иробретения Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий электротепловой преобразователь, дифференциальный усилитель -постоянного тока, первое и второе запоминающие устройства, первый синхронный переключатель, один из входов которого соединен со входом устройства, второй синхронный neper ключатель, выходы которого соединены со входами, соответственно, первого и второго запоминающих устройств, а вход - с выходом дифференциального усилителя, один из входов которого подключен к выходу электротеплового преобразователя, блок управления переключателями, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены сумматор, выход которого соединен со входом электротеплового преобразователя, один из входов подключен к выходу первого запоминающего устройства, а другой - к выходу первого переключателя, источник опорного напряжения, подключенный ко второму входу дифференциального усилителя, и модулятор, вход которого соединен со входом второго запоминающего устройства, а выход - со вторым входом первого переключателя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Вешкарев А.В. и Попов В. С. Автоматические измерительные преобразователи, основанные на методе замещения. Информационно-измерительная техника. Труды МЭИ. вып.254, М. , 1975, ри-. 1. 2.Авторское свидетельство СССР № 513322, кл. G 01 R 19/22, 28.05.76 (прототип).
L.J
