Устройство контроля напряжения Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

I Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных электро- и радиоустройствах для контроля напряжение.

Известны устройства, содержащие резонансный усилитель, измерительный мост, импульсные генераторы, элемент сравнения, источник опо{1ного напряжения и исполнительный элемент lj.

Недостаток известных устройств заключается в их низкой чувствительности .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство контроля напряжения содержащее мост, переключатель,усилители, автогенерато1ш, амплитудный детектор, фазовый детек;гор и исполнительный элемент 2.

Недостаток данного устройства также заключается в низкой чувствительности при контроле эффективного значения напряжения.

Целью изобретения является повышение чувствительности при контроле эффективного значения напряжения.

Поставленная цель достигается

тем, что в известное устройство,со,держащее мост, первый и второй усилители, первый и второй автогене.раторы, первый амплитудный и фазовый детекторы., переключатель и исполнительный элемент, а выход моста подключен к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом первого амплитудного детектора и первым входом переключателя, второй вход которого соединен

О с первым автогенератором и с первым входом фазового детектора, второй вход которого через второй усилитель подключен к выходу первого г№1плитудного детектора, введены прерыватель, дифференцирующий усилитель,

s сумматор, резонансный фильтр,второй амплитудный детектор, интегратор и ограничитель напряжения, причем второй автогенератор через прерыватель

0 подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом переключателя, выход сумматора подключен к первому входу моста, второй вход которого через дифферен5циальный усилитель подключен к выходу фазового детектора, а второй вход первого усилителя подключен к выходу ограничителя напряжения, вход которого соединен с выходом первого 0 усилителя и входом резонансного

ильтра, который через последовательо соединенные второй амллитудныЯ етектор и интегратор подключен к исолнительному элементу.

На чертеже приведена блок-схема стройства.

Устройство содержит дифферениальный усилитель 1, прерыватель 2, автогенерато1нг 3 и 4, мост 5, усиители б и 7, переключатель 8, резонансный фильтр 9, Ш4плитудные детекторы 10 и 11, фазовый детектор 12, ограничитель 13 напряжения, сумматор 14, интегратор 15 и исполнительный элемент 16.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение U(t) поступает на первые входы дифференциального усилителя 1 и прерывателя 2. Ко второму входу прерывателя 2 подводится управляющее напряжение с частотой f от автогенератора 3. На выходе прерывателя 2 формируется импульсное напряжение с частотой Ц , амплитуда и полярность импульсов которого определяются в каждый момент мгновенным значением контролируемого напряжения.и(t). Выходное напряжение прерывателя 2 через сумматор 14 подводится ко второму входу моста 5, к первому входу которого подключено напряжение с выхода дифференциального усилителя 1.

В цепь положительной обратной связи усилителя 6 включен ограничитель 13 напряжения, поэтому гармонические автоколебания напряжения с выхода усилителя б передаются на второй вход последнего с ограничением амплитуды на заданном уровне. При балансе сигнал на выходе моста 5, подключенном к первому входу усилителя 6, отсутствует, поэтому.выходное напряжение усилителя б имеет вид гармонических колебаний с частотой f и стабильной амплитудой UvnВыходное напряжение усилителя 6 поступает на первый вход переключателя 8 и на входы резонансного фильтра 9 и амплитудного детектора 10.

в частотном спектре выходного сигнала амплитудного детектора 10 присутствуют постоянная составляквдая и ,. гармоника частоты f. Усилитель 7 настроен на частоту f. f nf, где n - целое положительное чнсло,поэтому сигнал на выходе усжлителя 7, подключенном ко вторсмиу входу фазового детектора 12, отсутствует, а следовательно, отсутствует напряжение на выходе фазового детектора 12, подключенном ко второму входу дифференциального усилителя l.Ha второй вход переключателя,8 подается управлякнцее импульсное напряжение с частотой f от автогенератора 4, вследствие чего периодически с той же частотой изменяется на 3f фаза колебательного

напряжения, передаваемого через переключатель 8 с выхода усилителя 6 на второй вход сумматора 14. Максимальный уровень сигнала, подаваемого с выхода сумматора 14 на второй вход моста 5, достаточно мал, поэтому разбаланс практически определяется тольо напряжением, поступившим на перый вход моста с выхода дифференциального усилителя 1. Пусть мост 5 сбалансирован при отсутствии напряжения на выходе дифференциального усилителя 1. Тогда условие баланса моста 5 соответствует нулевому уровню контролируемого напряжения U(t).Резонансный фильтр 9 пропускает колебания с частотой f , которые при балансе моста 5 на выходе усилителя 6 отсутствуют; Поэтому выходное напряжение последовательно включенных резонансных фильтров 9, амплитудного детектора 11.и интегратора 15 равно нулю, и вход исполнительного элемента 16 обесточен.

При отличном от нуля контролируемом напряжении U(t) возникает разбаланс моста 5. При этом выходное напряжение усилителя б подается через переключатель 8, сумматор 14 и мост 5 на первый вход усилителя б, и последний оказывается охваченным знакопеременной с частотой f обратной связью. Фазовая модуляция выходного напряжения переключателя 8 преобразуется в амплитудную модуляцию выходного напряжения усилителя 6. Амплитуда выходного напряжения усилителя б совершает периодические колебания с частотой f и амплитудой aUni относительно среднего зна.+ Umчения и,

Обратная связь через ограничитель 13 напряжения влияния на глубину модуляции не оказывает, так как при возрастании амплитуды выходного напряжения усилителя б относительно значения Um амплитуды напряжения на втором входе усилителя 6 остается неизменной. После детектирования амплитудно-модулированного выходного напряжения усилителя 6 на выходе амплитудного детектора 10 формируется сигнал, в частотном спектре которого присутствует составляющая с частотой fa . Последняя усиливается в тракте усилителя 7 и поступает на второй Bxoyi фазового детектора 12, к первому входу которого подводится напряжение с частотой f от автогенератора 4. Уровень выходного напряжения фазового детектора 12, подклю.ченного ко второму входу дифференциального усилителя 1, пропорционален степени разбаланса моста 5, а полярность напряжения соответствует знаку разбаланса. Приватом изменение напряжения на выходе фазового детектора 12 вызывает приращение выходного напряжения дифференцигшьного усилителя 1, умеиьшакяцее разбаланс. Таким образом, выходное нап женив дифференциального усилителя 1 пропорционально разностному напряже нию Up(t) - U{t) - ифи). где выходное напряжение фазового детектоipa 12 определяется условием 4 U(t) при достаточно большой чувствительности устройства к раэба 1лансу моста 5. При этом U4(t) const K(t), где K(t) - коэффициент передачи моста 5, определяеьш отношением напряжения на выходе мос та 5 к иапряжению на его втором вхо де K(t) const U(t), при llф(t)-0( .Выходное импульсное напряжение пре рывателя 2, огибающая амплитуды которого изменяется по закону const U а частота следования импульсов равна t, . через су№4атор 14 подводится ко второму входу моста 5. При этом на выходе моста 5, подключенном к первому входу усилителя 6, возникает импульсное напряжение той же частоты, огибающая амплитуды которо го изменяется по закону const U(t)K(t)« const U(t) Колебания частоты f усиливаются в тракте усилителя 6 и пропускаются резонансным фильтром 9 на вход амплитудного детектора 11. На .выходе последнего формируется напряжение U(-t) const и (t) , которое подводится ко входу интегратора 15. При Зсшанной постоянной интегрирова ния Т напряжение на выходе интегратора 15 равно I (t)fat. Исполнительный элемент 16 отградуирован (в системах индикации) или откалиброван (в системах регулирования) в значениях гаким образом, работа исполнительног элемента 16 определяется эффективнь значением контролируемого напряжения U{t) . Увеличение чувствительности предлагаемого устройства при контроле эффективного значения напряжения достигается за счет уменьшения ошибки преобразования при квадрировании. Формула изобретения Устройство контроля напряжения, содержащее мост, первый и второй усилители, первый и второй автогенераторы, первый амплитудный и фазовый .детекторы, переключатель и исполнительный элемент, а выход моста подключен к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом Первого амплитудного детектора и первым входом переключателя, второй вход которого соединен с первым автогенератором и с первым входом фазового детектора, второй вход которого через второй усилитель подключен к выходу первого амплитудного детектора, о-тличающее с я тем/ что, с целью повышения чувствительности при контроле эффективного значения напряжения, в него введены прерыватель, дифференци|рукяций усилитель, сумматор,, резонансный фильтр, второй амплитудный детектор, интегратор и ограничитель напряжения, причем второй автогенератор через прерыватель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом переключателя, выход сумматора подключен к первому входу моста, второй вход которого через дифференциальный усилитель подключен к выходу фазового детектора, а второй вход первого усилителя подключен к выходу ограничителя напряжения, вход которого соединен с выходом первого усилителя и входом резонансного фильтра, который через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и интегратор подключен к исполнительному элементу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 475578, кл. G 01 R 35/00, 1974.. 2.Авторское свидетельство СССР 5774б2, кл. G 01 R 17/10, 1975 (прототип)..