Преобразователь среднеквадратическогозНАчЕНия пЕРЕМЕННОгО НАпРяжЕНия B пОСТОяННОЕ Советский патент 1981 года по МПК G01R19/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых измерителях переменного напряжения.

Известен преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий дифференциальный компаратор напряжения, образованный двумя двухнагревательными термопреобразователями, выходы которых включены встречно на вход усилителя, а также вспомогательный усилитель и источник опорного напряжения ijНедостатком преобразователя является частотная погрешность, возникающая в связи с наличием паразитных емкостей между подогревателями и термопарами термопреобразователей.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два. однонагревательных термопреобразойателя, источник постоянного опорного напряжения, основной и вспомогательный усилители постоянного тока, неуправляемый коммутатор, четыре ограничительных резистора, в которых выходы термопар термопреобразователей соединены между собой входом вспомогательного усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника пострянного опорного напряжения, а выход вспомогательного усилителя постоянного тока через неупраЁляемый коммутатор и четвертый ограничительный резистор соединен с одним из выводов нагревателя второго термопреобразователя, который через второй ограничительный резистор соединен с выходом устройства и с выходом основного усилителя, вход которого соединен с отрицательным термоэлектродом второго термопреобразователя, другой вывод нагревателя которого, отрицательный термоэлектрод и один .из выводов нагревателя первого термопреобразователя соединены с шиной , а другой вывод нагревателя первого термопреобразователя через первый ограничительный резистор соединен со входом устройства и через третий ограничи тельный резистор - с выходом вспомогательного усилителя постоянного тока 2.

Недостатком преобразователя является низкая точность преобразования в широкомдиапазоне частот, вызванная влиянием паразитных реактивностей термопреобразоватёлей и неодинаковыми потерями части переменного тока, протекающего через подогреватели термопреобраэователей.

Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в преоЬразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два термопреобразователя, источник постоянного опорного напряжения, основной и вспомогательный усилители постоянного тока, коммутатор, четыре ограничительных резистора, в котором выходы термопар термопреобразователей соединены между собой положительными термо-электродами, которые соединены с инвертирующим входом вспомогательного усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника постоянного опорного напряжения, а выход вспомогательного усилителя постоянного тока через коммутатор и четвертый ограничительный резистор соединен с одним из выводов нагревателя второго термопреобраэователя, который через второй ограничительный резистор соединен с выходом устройства и с выходом основного усилителя, вход которого соединен с отрицательным термоэлектродом второго термопреобразователя другой вывод нагревателя которого, отрицательный термоэлектрод и один из выводов нагревателя первого термопреобразователя соединены с шиной Земля, а другой вывод нагревателя первого термопреобразователя соединен с одним из выводов первого ограничительного резистора, через третий ограничительный резистор с выходом вспомогательного усилителя постоянного тока, дополнительно введены усилитель-ограничитель, инвертор, разделительный конденсатор, а коммутатор выполнен с управляемым входом и дополнительным сигнальным входом, который через инвертор соединен с выходом вспомогательного усилителя постоянного тока,- а управляемый вход через усилитель-ограничитель соединен с другим выводом первого ограничительного резистора и один из выводов разделительного конденсатора, другой вывод которого соединен со входной клеммой преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема преобразователя среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное.

Преобразователь содержит входную клемму 1, первый и второй термопреобразоватеяи 2 и 3, основной усилитель 4 постоянного тока,вспомогательный усилитель 5 постоянного тока, коммутатор б, источник 7 постоянного опорного напряжения, усилитель-ограничитель 8, инвертор 9, первый, второй, третий и четвертый ограничительные резисторы 10, .11, 12 и 13 соответственно, разделительный конденсатор 14, выходную клемму 15 (выход устройства),

Входная клемма 1 устройства через разделительный конденсатор 14 соединена со входом усилителя-ограничителя 8, выход которого соединен с управляемым входом коммутатора б, один из сигнальных входов которого через инвертор 9 соединен с выходом вспомогательного усилителя 5 постоянного тока и с другим сигнальным входом коммутатора 6, а также через третий ограничительный резистор 12 с одним из выводов нагревателя первого термопреобразователя 2, который через первый ограничительный резистор 10 соединен с разделительным конденсатором 14 к со входом усилителя-ограничителя 8.

Другой вывод нагревателя, отрицательный термоэлектрод первого термопреобразователя 2, один из выводов нагревателя второго термопреобразователя 3 соединены с шиной Земля. Положительные термоэлектроды первого и второго термопреобразователей 2 и 3 соединены между собой и с инвертирующим входом вспомогательного усилителя 5 постоянного тока, инвертирующий вход которого соединен с выходом источника 7 постоянного опорного напряжения. Отрицательный термоэлектрод второго термопреобразователя 3 через основной усилитель 4 постоянного тока соединен с выходом 15 устройства, который через второй ограничительный резистор 11 соединен с другим выводом нагревателя второго термопреобразователя 3, который через четвертый oi- раничительный резистор 13 соединен с выходом коммутатора 6.

Преобразователь работает следую-, щим образом.

При отсутствии на входе устройства измеряемого сигнала напркжанме от источника 7 опорного напряжения поступает на неинвертируквдий вход вспомогательного усилителя 5 постоянного тока, а с ег;о выхода через третий ограничительный резистор 12 - на нагреватель первого термопреобразователя 2. Нагреватель второго термопреобразователя 3 через четвертый ограничительный резистор 13 присоединен к выходу управляемого комутатора б, вход которого соединен с выходом вспомогательного усилитепя 5 постоянного тока, что обеспечивает исходный температурный режим термопреобразователей 2 и 3 с выбором рабочей точки на участке их вольт-амперных характеристик при помощи напряжения источника 7 постоянного опорного напряжения.

При поступлении на вход устройства измеряемого переменного сигнала через нагреватель первого термопреобраэователя 2 протекает ток, повышающий его выходную термо-ЭДС, что приводит к появлению на входе основного усилителя 4 постоянного тока разностного сигнала, равного разнице термо-ЭДС термопреобразователей 2 и 3, и вызывает появление на выходе усилителя 4 напряжения постоянного тока, пропорционального входному сигналу. Часть выходного напряжения усилителя 4 ответвляется в цепь обратной связи, состоящей из второго ограничительного резистора 11 и нагревателя второго термопреобразователя 3, что вызывает увеличение его термо-ЭДС до значения термо-ЭДС первого термопреобразователя 2.

Одновременно входной сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя 8, формирующего.прямоугольные импульсы с частотой входного сигнала, поступающие на управляемый вход коммутатора 6 (при этом через коммутатор б ограничительный резистор 1 подключается к выходу вспомогательного усилителя 5 постоянного тока или к выходу инвертора 9).

Увеличение термо-ЭДС на инвертирующем входе вспомогательного усилителя 5 приводит к уменьшению его выходного напряжения, в связи с чем .уменьшается постоянный ток, протекающий через ограничительный резистор 12 и нагреватель первого термопреобразователя 2, а также амплитуда переменного напряжения на выходе управляемого коммутатора 6 и ток протекающий через нагреватель второго термопреобразователя 3.

Таким образом, температурный режим обоих термопреобразователей остается неизменным, так как при увеличении частоты измеряемого нацряжения увеличивается частота выходного напряжения коммутатора 6, что приводит к одинаковым потерям части переменного тока, протекающего через нагреватели обоих термопреобразователей за счет паразитных емкостей обоих подогревателей,к значительному снижению частотной погрешности преобразования и к расширению частотного диапазона преобразуемых сигналов.

Формула изобретения

Преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное,,сожержащий два термопреобразователя, источник постоянного опорного напряжения, основной и вспомогательный усилители постоянного тока, коммутатор, четыре ограничительных резистора, в котором выходы термопар термопреобразоватеoлей соединены между собой положительными термоэлектродами, которые соединены с инвертирующим входом вспомогательного усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход коsторого соединен с выходом источника постоянного опорного напряжения, а выход вспомогательного усилителя постоянного тока через коммутатор и четвертый ограничительный резистор соеди0нен с одним из выводов нагревателя второго термопреобразователя, который через второй ограничительный резистор соединен с выходной клеммой преобразователя и с выходом основного усилителя, вход которого соеди5нен с отрицательным термоэлектродом второго термопреобразователя, другой вывод нагревателя которого, отрицательный термоэлектрод и один из выводов нагревателя первого термопре0образователя соединены с шиной Земля, а другой вывод нагревателя первого термопреобразователя соединен с одним из выводов первого ограничительного резистора, через третий

5 ограничительный резистор - с выходом вспомогательного усилителя постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком диапазоне

0 частот, в него введены усилитель-ограничитель, инвертор, разделительный конденсатор, а коммутатор выполнен с управляемым входом и дополнительным сигнальным входом, который через инвертор соединен с выходом вспомо5гательного усилителя постоянного тока, а управляемый вход через усилитель-ограничитель соединен с другим выводом первого ограничительного резистора и одним из выводов разделиOтельного конденсатора, другой вывод которого соединен со входной клеммой преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1.Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М., Советское радио, 1977, с. 163.

2.Патент Великобритании №1138932, кл. G 1 V, 1966 (прототип).

0