Устройство для измерения напряже-Ния Советский патент 1981 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к устройствам для измерения напряжения, содержащим индуктивные делители напряжения, и может быть применено в измерительной технике, главным образом в точных приборах. Известны устройства дпя измерения напряжения, содержавшие индуктивный делитель, включенный в цепь обратной связи усилителя 1. Однако такие устройства имеют невысокую точность измерения. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство дпя измерения напряжения, содержащее источник опорного напряжения, выход которого соединен с входом индуктивного делителя напряжения, запоминающий конденсатор, коммутатор. Диф ференциальный- усилитель, первый вход которого через резистор подключен к нулевой шине, а выход соединен с входом демодулятора, генератор импульсов первый и второй выходы которого подключены к первым и вторым управляющим входам коммутатора 2, Основным недостатком известного устройства является наличие в спектре шумов напряжения низкочастотного шума усилителя индуктивного делителя напряжения, снижающего точность работы устройства, вызванное тем, что для формирования точных прямоугольных импульсов индуктивный делитель совместно с усилителем должны образовать систему, полоса пропускания которой в области низких частот должна быть ограничена частотой порядка 0,01 Гц. При зтом достигающий нескольких микровольт низкочастотный шум усилителя передается на выход индуктивного делителя, снижая разрешающую способность устройства. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения напряжения, содержащее источник опорного

напряжения, выход которого соединен с входом иццуктивного делителя напряжения, запоминающий конденсатор, коммутатор, дифференциальный усилитель, первый вход которого через резистор подключен к нулевой шине, а выход соеданен с входом демодулятора, генератор импульсов, первый и второй шлходы которого подключена к первым и вторым управлякицим входам коммутатора, дополнительно введены фиксатор уровня, конденсатор и последовательно соединенные эл&1ент задержки и формировате 1ь длительности импульса, причем вход фиксатора уровня подключен к выходу иэдуктивного делителя напряжения а выход - к одному из входов коммутатора, другой вход которого является входом устройства, выход коммутатора через запоминаниций конденсатор соединен с первым входом дафференциального усилителя, второй вход и выход которого соединешл между собой через введенный в устройство резистивный делитель напряжения, один из резисторов которого соединен с одной обкладкой дополнительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к нулевой шине, третий и четвертый выходы генератора импульсов соединень с первым и вторым управляющими входами демодулятора, а пятый выход генератора импульсов соединен с входом элемента задержки, выход формирователя длительности импульсов соединен с управлягадим входом фиксатора уровня,

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 приведены эпюры напряжения,

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, ивдуктивный делитель 2 напряжения, коммутатор 3, фиксатор 4 уровня, дифференциальный усилитель 5, резистор 6, запоминающий конденсатор 7, резистивный делитель 8 напряжения, демодулятор 9, дополнительный конденсатор 10, генерато 11 импульсов, элемент 12 задержки, формирователь 13 длительности импульсов, второй дополнительный конденсатор 14, ключи 15 и 16,

Устройство работает следующим образом.

Фиксация уровня .{показана применительно к ключам, oткpывae в)lм отрицательным напряжением) производится запоминанием на каждом такте одной (в данном случае отрицательной) полуволны напряжения посредством заряда конденсатора 14 через открытый ключ 16 с последующим суммированием запомненного напряжения с напряжением другой (положительной) полуволны. При этом образуются однополярные (положительные) импульсы с амплитудой . Поскольку через конденсатор 14, являкидийся разделительным, низкочастотный шум не проходит, напряжение DO содержит только высокочастотные шумовые компоненты. Форма напряжения е (фронты управляющего напряжения 6 расположены внутри 45 OHTOB напряжения Ujj) исключает запоминание фронтов напряжения UQ ,

Напряжение UQ и U, одной полярностй поочередно, в соответствии с диаграммой напряжений с и d (4иг. 2), поступают на запоминающий конденсатор 7, заряжает его. При этом на выходе усилителя возникает напряжение, пропорциональное разности UX-UQ, которое преобразуется демодулятором 9 в постоянное напряжение.

Заряд запоминающего конденсатора 7 производится попеременно от источнико UQ и Uy, причем основная часть заряда поступает от низкоомного источника UQ (методически удобно считать, что конденсатор 7 заряжается до напряжения Ux ). Разность напряжения U и напряжения 1) на конденсаторе 7 поступает на вход дифференциального усилителя 5 и после усиления определяет коммутацию индуктивного делителя 2. При этом статизм системы не оказывает влияиия на точность устанойления равенства между Ug и Ux и, соответственно, на точность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряжения, содержащее источник опорного напряжения, выход которого соединен с входом индуктивного делителя напряжения, запоминаюощй конденсатор, коммутатор, дифференциальный усилитель, первый вход которого через резистор подключен к нулевой шине, а выход соединен с входом демодулятора, генератор импульсов, первый и второй вы-. ходы которого подключены к первым и вторым управляющим входам коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, в него дополнительно введены фиксатор уровня конденсатор и последовательно соединённь1е элемент задержки и формирователь длительное ти импульса, причем вход фиксатора уровня подключен к выходу индуктивного делителя напряжения, а выход к одному из входов коммутатора, другой вход которого является входом устройства, выход коммутатора через запоминаоо(ий конденсатор соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход и выход которого соединены между собой через введен .ный в устройство резистивныЗ делитель напряжения, один из резистсфов которого соединен с одной обкладкой дополнительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к нулевой шине, третий и четвертый выходы генератора, импульсов соединены с первым и втсфым управляющими входами демодулятора, а пять выход генератора импульсов соеданен с входом элемента задержки,выход формирователя длительности импульсов соединен с управляющим входом фиксатора уров.

Источники ин|)ормации, приня1ые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 339868, кп. Q 01 R 17/20, 1974,

2,Стандарт напряження постоянного тока типа М215. Каталог 1«рмы Е, 1971

Фиг./

tJoZUo

Фиг. 2