Калибратор переменного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G01R35/00 

54) КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть ис. пользовано в качестве прецизионного источника калиброванного переменного напряжения с высокой стабильностью выходного напряжения, например, для поверки электроизмерительных приборо переменного тока. Известен калибратор напряжения,со держащий источник переменного напряжения, управляекый делитель напряжения , источник опорного напряжения и дифференциальный фотоэлектрический компаратор напряжения . Недостатком этого кгшибратора является наличие фотоэлектрического компаратора напряжения, обладающего сравнительно низкой временной и температурной стабильностью и требующег специальной калибровки его характеристики в процессе работы, которая выполняется вручную. Известен также калибратор напряже ния, ссщержаадий источник переменного напряжения, регулирующее звено, усилитель мощности, два фотоэлектрических компаратора напряжения одновременного сравнения, два дифференциаль ных усилителя рассогласования, схему управления,емкость,запоминающую сигнал рассогласования, и масштабный преобразователь калиброванного напряжения с дискретным переключени эм коэффициентов передачи .(индуктивный делитель, напряжения) f2j. Недостатком известного калибратора напряжения является наличие двух фотоэлектрических компараторов напряжения одновременного сравнения, обладающих сравнительно низкой временной и температурной стабильностью It требующих подбора элементов компарирующих преобразователей; а также специальной ручной или автоматической калибровки их характеристик в процессе работы. Кроме того, наличие компаратора, работающего в одной точке вольтамперной характеристики компарирующего преобразователя, соотвеТ ствующей нсминальному рабочему току позволяет выполнить калибратор с одним значением выходного напряжения. Все промежуточные значения выходного напряжения получают на выходе индуктивного делителя, вносящего значительную погрешность, увеличивающего габариты, и потребляющего значительную мсщиость от источника переменного напряжения, и ограничивгиощего частотный диапазон.

Цель изобретения - повышение точности и расширение динамического диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем что в калибратор напряжения, содержащий источник опорного напряжения, источник регулируемого переменного на пряжения, состоящий из последовательно включенных задающего генератора, регулирующего звена и усилителя мощности , схему управления, дифференциальный усилитель рассогласования, два компаратора йапряжения и запомит нающую емкость сигнгша рассогласования, дополнительно введены две запоминающие емкости, повторитель напряЛ.ения, размыкающий и пять переключающих контактов схемы управления, при этом выход источника опорного напряг жения через первый переключающий контакт соединен со входом первого компаратора напряжения и вторым переключающим контактом, выход усилителя мощности через второй переключающий контакт соединен со входом второго ксяипаратора напряжения и первым переключающим контактом, первая запоминающая емкость через третий переключающий контакт соединена с выходом , первого компаратора напряжения и пятым переключающим контактом, вторгш запоминакяцая емкость через четвертый переключающий контакт соединена со входом повторителя напряжения и третьим переключающим контактом,выход повторителя напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя рассогласования, инвертирующий вход которого через пятый переключающий контакт соединен с выходом второго компаратора напряжения и четвертым переключающим контактом, причем выход дифференциального усилителя рассогласования через размыкающий контакт схемы управления соединен с запоминающей емкостью сигнала рассогласования и регулирующим звеном источника регулируемого переменного напряжения. Кроме того, компараторы напряжения содержат полупроводниковые термоэлементы,имеющи тепловой контакт, по крайней мере, с тремя безреактивными нагревателями, и операционные усилители, подключенные j выходу полупроводниковых термоэлементов,

На чертеже представлена функциональная схема калибратора напряжения. I

Схема устройства содержит источник 1 опорного напряжения, схему 2 управления, содержащую основное коммутирующее реле 3 с пятью переключающими контактами 4 - 8 и дополнительное реле 9 с размыкгиощим контактом 10, первый компаратор 11 напряжения, состоящий из полупроводникового термоэлемента 12 и опергщионного усилителя 13, второй компаратор

14 напряжения, состоящий из полупро . водникового термоэлемента 15 и операционного усилителя 16, первую и вторую запоминающие емкости 17 и 18, источник 19 регулируемого переменного напряжения, состоящий из последовательно включенных задакядего генератора 20, регулирукидего звена 21 и усилителя 22 мощности, дифференциальный усилитель 23 рассогласования, повторитель 24 напряжения, запоминающую емкость. 25 сигнаша рассогласования, переключатель 26 пределов выходного напряжения и -задатчик 27 программы работы схемы управления.

Калибратор напряжения работает следующим образом.

Опорное напряжение с выхода источника 1 опорного напряжения через первый переключающий контакт 4 основного коммутирующего реле 3 поступает на вход первого компаратора 11 напряжения. Выходной сигнал компаратора 11 через третий переключающий контакт 6 заряжает первую запоминающую емкость 17. Далее по команде задатчика программы работы cxeNbi управления, выполненного например, в виде реле времени, срабатывает основное коммутируняцее реле 3, которое переключает свои контакты. При этом вход первого компаратора 11 напряжения подключается к выходу источника 19 регулируемого переменного напряжения, а его выходное напряжение через пятый переключающий контакт 8 подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 23 рассогласования. Напрях.ение с первой запоминающей емкости 17 подается через третий переключающий контакт 6 и повторитель 24 напряжения на неинвертирукщий вход дифференциального усилителя 23 рассогласования. При неравенстве действукяцих значений выходных напряжений источника 1 опорного напряжения и источника 19 регулируемого переменного напряжения на выходе дифференциального усилителя 23 рассогласования возникает сигнал рассогласования, запоминаекый емкостью 25 сигнала рассогласования и воздействующий на регулирующее звено 21, стабилизируя вы,ходное напряжение калибратора, т.е. поддерживая неизменным напряжение на , выходе усилителя 22 IOUIHOCTH. В сработанном состоянии основного коммутирующего реле 3 опорков напряжение через первый переключающий контакт 4 поступает на вход ксагааратсфа 14 напряжения, аналогичный компаратору 13 напряжения, выходной сигнал которого через четвертый переключающий контакт 7 запоАШнается запоминающей емкостью 18. Далее в момент возврата основного коммутирующего реле 3 в ,исходное состояние напряжение с запо.иинающего конденсатора 18 прикладывается к повторителю 24 напряжения и через него к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 23 рассогласования, к инвертирующему входу которого, в свою очередь, прикладывается напряжение с выхода второго компаратора 14 напряжения. При неравенстве этих напряжений на выходе дифференциального усилителя рассогла сования возникает сигнгш рассогласования, который воздействует на регулирующее звено 21. Для устранения влияния переходного процесса, возникающего на выходах компараторов во время переключения контактов основно го коммутирующего реле 3,на выходное напряжение калибратора предусмотрено дополнительное реле 9 с размыкающим контактом 10. Это реле отключает выход дифференциального усилителя 23 рассогласования от регулирунвдего эвена 21 на время длительности переходного процесса. Регулирующее звено в это вреъяя управляется напряжением на запо шнакщей емкости 25 сигнала рассогласования. Использование в калибраторе дифференциального усилителя 23 рассогласования с большим коэф фициеитом подавления сигнала общего вида снимает с полупроводниковых тер моэлементов компараторов 11 и 14 напряжения требование строгой идентичности и длительной стабильности их характеристик. Выполнение источника опорного напряжения многопредельным, а полупроводниковых термоэлементов с несколькими нагревателями позволяет исключить из калибратора индуктив ные делители напряжения, упростить структуру усилителя мощностии снизить требования ко входным параметрам поверяемых приборов, также повысить точность и расширить динамический диапазон измерения. Формула изобретения Калибратор переменного напряжения содержащий источник опорного напряжения, источник регулируемого переменного напряжения, состоящий из последовательно включенных задающего генератора, регулируквдего звена и усилителя мсмдности, схему управления дифференциальный усилитель рассогласования, два компаратора напряжения и запоминающую емкость сигнала рассогласования, отличающий с я тем, что, с целью повышения точ ности и расишрения динамического диапазона измерения, дополнительно введены две запоминающие емкости, повторитель напряжения, размокающий и пять переключающих контактов схемл управления, при этом выход источника опорного напряжения через первый переключающий контакт соединен со входом первого компаратора напряжения и переключаювшм контактом, выход усилителя мспамости через .второй переключающий контакт соединен со входом второго компаратора напряжения и первым переключающим контактом, первая запоминающая емкость . через третий переключгиааий контакт соединена с выходом первого компаратора напряжения и пятым, переключгиощим контактом, вторая .запоминающая емкость через четвертый переключающий контакт соединена со входом повторителя напряжения и третьим переключающим контактом, выход повторителя напряжения подключен к неинвертирукяаему входу дифференциального усилителя рассогласования, инвертирукяций вход которого через пятый переключающий контакт соединен с выходом второго компаратора напряжения и четвертым переключающим контактом, причем выход дифференциального усилителя рассогласования через разкккающий контакт схемы управления соединен с запоминающей емкостью сигнгша рассогласования и регулирующим звеном источника регулируемого переменного напряжения. 2. Калибратор по п. 1, отличающийся тем, что компараторы напряжения содержат полупроводниковые термоэлементы, имеющие тепловой контакт, по крайней мере, с тремя безреактившлми нагревателями, и операционные усилители, подключенные к выходу полупроводниковых термоэлементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Ройтман М.С. и др. Генераторкалибратор ГК-10А. - Измерительная техника, 1975, М 11, и. 84-85. 2. Фомичев Ю.М. и др. Генераторкалибратор ГК-12А. Известия ТПИ, 1974, т. 298, с. 66-70 (прототип).