Устройство для измерения напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к промышленности средств связи и может быть использовано при построении первичных измерительных преобразователей напряжений постоянного,синусоидального и импульсного тока в унифицированные напряжения постоянного тока, применяемых в системах автоматизированного контроля телевизионной аппаратуры.

Известно устройство для измерения постоянных напряжений с гальваничесг КИМ разделением входной и выходной цепей, содержащее во входной цепи двухполупериодный ключевой модулятор, и соединенный с ним последовательно демодулятор обратной связи, выходы которого соединены соответственно с выводами первичных обмоток двух разделительных трансформаторов. Вторичная обмотка первого разделительного трансформатора последовательно соединена с измерительным усилителем, с которым включен второй

демодулятор, выходы которого являют ся выходом устройства и соединены также со входом модулятора обратной, связи, подключенного ко вторичной обмотке второго разделительного транбформатора 1.

Недостатком этого устройства является его сложность, так как необходимы цепи управления ключами модуляторов, сглаживакнцие фильтры на выtoходах демодуляторов, два разделительных трансформатора с отводами от средних точек.

Наиболее блмзким к предлагаемому по технической сущности и достигае15мому результату является устройство, для измерения постоянных напряжений с гальванической развязкой входных :И выходных цепей,содержащее во входной цепи и в цепи отрицательной обратной

20 связи двухполулериодные ключевые транзисторные ж)дуляторы, генератор прямоугольных импульсов, разделитель ный трансформатор и выпрямитель. Лри

/

этом разделительный трансформатор выполнен с одной первичной и двумя вторичными обмотками, первичная обг мотка трансформатора соединена с выходом входного модулятора, одна из вторичных - со входом выпрямителя, а другая вторичная,выполненная с за земленной средней точкой, подключена к выходу модулятора цепи обратной связи 2.

Однако это устройство имеет сложную электрическую схему, так как для управляющих ключей модулятора и

демодулятора, выполненных по двухполупериодным схемам, требуется наличие трансформатора с отводами от средних точек первичной и вторичной обмоток, а также дополнительная обмотка обратной связи, что увеличивает сложность трансформатора и всего устройства. Кроме того, требуется дополнительный источник питания для цепей, гальванически связанных с входными цепями.

Цель изобретения - упрощение и повышение термостабильности устройства для измерения напряжения.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения напряжения, содержащее генератор прямоугольных импульсов, импульсный трансформатор и выпрямитель, введены два встречно включенных диода, конденсатор и два резистора, один вывод первичной обмотки импульсного трансфор-.. матера соединен с первой входной клеммой устройства через встречно включенные диоды, другой вывод первичной обмотки соединен со второй входной клеммой устройства и через параллельно соединенные первый резистор и конденсатор подключен к точке соединения двух встречно включенных диодов, а выход генератора прямоугольных импульсов через второй резистор соединен с первым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора и со входом выпрямителя, второй вывод в оричной обмотки соединен с общей шиной генератора прямоугольных импульсов и выпрямителя..

Кроме того, встречно включенные диоды выполнены в виде транзисторов в диодном включении, размещенных на одной подложке,

На чертеже представлена структурная, схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, импульсный трансформатор 2, выпрямитель 3, Ява

встречно включенных диода 4 и 5, два резистора 6 и 7, конденсатор 8.

В качестве генератора импульсов может быть использован, например, генератор импульсов, выполненный по схеме автоколебательного блокинг-генератора.

В качестве трансформатора 2 может быть Использован любой импульсный трансформатор.

В качестве выпрямителя можетбыть использован преобразователь амплитуды импульсов в постоянное напряжение, выполненный, например, на операционном усилителе, неинвертирующий вход, которого является входом выпрямителя, выход операционного усилителя подключен к аноду диода, катод которого соединен с затвором полевого транзистора истокового повторителя, исток которого является выходом выпрямителя, и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, через один резистор с общей шиной, а через другой - с одной шиной питания. При этом сток полевого транзистора подключен к шине питания противоположной полярности, а между катодом диода и общей шиной выпрямителя включен конденсатор.

Первый вывод первичной обмотки трансформатора 2 соединен с одной входной клеммой устройства. Второй вывод первичной обмотки трансформатора 2 через встречно включенные диоды Ц и 5 соединен с другой входной клеммой. Точка соединения двух встречно включенных диодов через параллельно соединенные резистор 6 и конденсатор 8 соединенас первым выводом первичной обмотки трансформатора 2.

Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через резистор 7 соединен с первым выводом второй обмотки трансформатора и со входом выпрямителя 3- Другой вывод второй обмотки соединен с общей шиной генератора 1 импульсов и выпрямителя 30 в качестве диодов и 5 могут быть использованы любые диоды с идентичными характеристиками, выполненные, например, в виде транзисторов в диодном включении, размещенных на одной

5 подложке, в одной микросборке для обеспечения термостэбильности.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала на входе устройства прямоугольные импульсы с генератора 1 поступают через резистор 7 на вход выпрямителя 3. Импульсное напряжение на входе выпрямителя равно падению напряжения на динамическом сопротивлении диода 5. Длительность импульсов, вырабатываемых генератором 1, берется с уче том параметров импульсного трансформ тора 2 и измеряемых сигналов. Во время действия импульса конден сатор 8 практически не заряжается,та как. постоянная времени заряда конденсатора много больше длительности импульса. Резистор 6 обеспечивает полный разряд конденсатора 8 за интервал времени между импульсами. При подаче на вход устройства из мерительного постоянного напряжения соответствующей полярности, конденсатор 8 заряжается через диод k до величины, отличающейся от входного напряжения на величину падения напряжения на динамическом сопротивле нии диода , и закрывает диод 5. Диод 5 открывается импульсом от гене ратора 1 большим по амплитуде, чем напряжение на конденсаторе на вели1 ну падения напряжения на диоде 5.При этом амплитуда импульса на выходах и пульсного трансформатора 2 устанавливается равной напряжению на конден саторе 8 плюс напряжение падения на диоде Ц. При равенстве падений напря жений на прямых динамических сопротивлениях диодов и 5 амплитуда импульсов на выходах трансформатора равна величине входного напряжения. Это импульсное напряжение преобразу ется в постоянное выпрямителем 3 и может быть измерено. Аналогично происходит преобразова ние и измерение переменных и импульс ных напряжений, подаваемых на вход устройства. Период следования импульсов генератора 1 выбирается много больше пос тояниой времени цепи разряда конденс тора 8 через резистор -6. Таким образом, введение в известное устройство встречно включенных диодов и конденсатора с резисторами и включение генератора импульсов во вторичной цепи позволила упростить электрическую схему устройства, так как вместо сложных схем управления 4 ключами модулятора и демодулятора, а также самих ключевых модуляторов, используется только генератор прямоугольных импульсов, выполненный по простой схеме. Отпала необходимость включения в первичной цепи источника питания. Кроме того, снижены требо-)вания к трансформатору, который вместо трех обмоток с отводами от средних точек имеет только две обмотки без отводов. Все это сократило число необходи1мых радиоэлементов, упростило конструкцию и повысило надежность устройства. Изобретение позволяет снизить стоимость аппаратуры,, повысить ее надежность за счет того, что вместо устройств для измерения переменных и постоянных напряжений, построенных по известной схеме с модулятором и демодулятором и имеющих сравнительно сложную электрическую схему и констг; рукцию, можно использовать более простое устройство, имеющее меньшее число радиоэлементов, более компактное и . надежное. Формула изобретения 1. Устройство для измерения напряжения, содержащее генератор прямо-, угольных импульсов,импульсный трансформатор и выпрямитель, отличающееся тем,что,с целью упрсмцения, в него введены два встречно включенных диода, конденсатор и два резистора, один вывод первичной обмотки импульсного трансформатора соединен с первой входной клеммой устройства через встречно включенные диоды, другой вывод первичной обмотки соединен со второй входной клеммой устройства и через параллельно соединенные первый резистор и конденсатор подключен к томке соединения двух встречно включенных диодов,а выход генератора прямоугольных импульсов через второй резистор соединен с первым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора и со входом выпрямителя, второй вывод вторичной обмотки соединен с общей шиной генератора прямоугольных импульсов и выпрямителя. 2. Устройство по п. 1, о т л и ающееся тем, что,с целью овышения термостабильности, встречо включенные диоды выполнены а виде

анэйсторов в диодном включении, размещенных на одной подложке.

Источники информации

принятые во внимание при экспертизе s (прототип).

9001948

2.Авторское свидетельство СССР № 36«073, кл. Н 03 F 3/38, 1971