Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК G01R19/22 

I

.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении точных аналоговых и цифровых вольтметров для измерения напряжения переменного тока.

Известен преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содер- жащий два встречно включенных по выходу термопреобразователя, разностный выход которых соединен с входом усилителя постоянного тока,, выход которого соединен с входом одного из нагревателей, а вход второго нагревателя соединен с входом преобраэователя Щ.

Недостатком этого преобразователя является наличие дрейфа нуля усилителя постоянного тока, температурной зависимости характеристик, что ведет к снижению точности преобразования.

Наиболее близким техническим ре шением к предлагаемому является пре образователь переменного напряжения в постоянное, содержащий линейный преобразователь переменного напряжения в постоянное, квадратор, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенный через последовательно включенные первый ключ и запоминающее устройство

to с вторым входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные усилитель постоянного тока, второй ключ и интегратор связан с первым входом второго сум«Sматора, второй вход которого соединен с выходом линейного преобразователя, а выход сумматора соединен с выходом преобразователя и с входом модулятора, выход которого через

20 последовательно соединенные третий и четвертый ключи связан с входом преобразователя и с двумя параллельными каналами, каждый из которых содержит входной блок и квадратор 2.

Однако преобразователь не обеспечивает достаточно высокой точности и быстродействия из-за наличия дрейфа нуля усилителя постоянного тока, температурной зависимости характеристик , а также работы в широком динамическом диапазоне входного сигнала термопреобразователей.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия преобразования.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий линейный преобразователь переменного напряжения в постоянное, квадратор, первый сумматор , первый вход которого через первый ключ и блок памяти соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен через последовательно включенные усилитель постоянного тока, второй ключ, интегратор с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к выходной клемме преобразователя и через последовательно соединенные модулятор, третий и четвертый ключи - к входной клемме преобразователя, введены аналогоч-цифровой преобразователь, регистр памяти, цифроаналого- вый преобразователь, дополнительный усилитель постоянного тока, широко полосный усилитель с управляемым коэффициентом передачи, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя , вход которого соединен с управляющим входом широкополосного усилителя с управляемым коэффициентом передачи и через последовательно включенные регистр памяти, аналого-цифровой преобразователь и линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения с входной клеммой преобразователя, между третьи и четвертым ключами включен другой

вход широкополосного усилителя с УПравляемым коэффициентом передачи, вых которого соединен через последовательно включе 1ньге квадратор и дополни дельный усилитель постоянного тока с первым входом первого сумматора.

На (}я-;г . 1 представлена структурная схема преобразователя , на фиг.2 временные диаграммы.

Преобразователь содержит входную клемму 1, линейный преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное напряжение, аналого-цифровой преобразователь (А1Ш) 3, регистр- памяти 4 цифроаналоговый преобразователь 5, широкополосный усилитель 6 с управляемым коэффициентом передачи, квадратор 7, усилители 8 и 9 постоянного тока, сумматоры 10 и 11, блок 12 памяти, ключи 13-16, интегратор 17, модулятор I8, выход 19.

Работа преобразователя осуществляется в два такта, при этом входное . напряжение Uxft) преобразуется с помощью преобразователя 2 в величину, пропорциональную входному напряжению, которая постоянно измеряется с помощью аналого-цифрового преобразователя 3.

В первом такте замыкаются ключи 13 и 15, а 14и 16 размыкаются. Одновременно с замыканием ключей осуществляется подключение на время первого такта выходных шин АЦП 3 к регистру памяти 4, При этом устанав ливается коэффициент передачи широкополосного .усилителя 6 равным

о; (U 6J

где 11 - коэффициент пропорциональности, 8л суммарная погрешность аналого-цифрового преобразователя 3, преобразователя 2 и широкополосного усилителя 6. Входное напряжение Ux(t поступает на сигнальный, вход широкополосного усилителя 6 с коэффициентом передачи, обратно пропорциональным измеряемому сигналу. Выходной сигнал широкополосного усилителя 6, представляющий собой почти постоянное по среднеквадратичному значению напряжение, совпаданнцее по форме и частоте с входным сигнашом, поступает на вход инерционного квадратора 7. При этом выходное напряжение квадратора 7 усиливается усилителем постоянного тока 8 и через ключ 15 запоминается в блоке 12. Выражение для напряжения в запоминающем блоке имеет вид

Ud4 Кт() К44, где Кф - коэффициент передачи инерционного квадратора 7; коэффициент усиления усилителя постоянного тока 8. Во втором такте ключи 14 и 16 замыкаются, а .ключи 13 и 15 размы5каются, при этом выходное напряжение сумматора 11, являющееся выход ным напряжением преобразователя, р ное алгебраической сумме выходного напряжения циФроаналогового преобразователя 5 п напряжения коррекци с выхода интегратора 17 поступает через модулятор 18 на вход широкополосного усилителя 6, с выхода ко того через квадратор 7 и усилитель постоянного тока поступает на втор вход сумматора 10, на первый вход которого поступает напряжение Ibu , полученное в первом такте. Разност выходное напряжение сумматора 10 у ливается усилителем 9 постоянного тока и поступает на вход интегратора 17. При этом уравнение второго такт принимает вид 1к.,Цип-и2)-Км-Ч ап - t- Un« ивых или подставляя значение для 1Ьм в последнее, уравнение получим (KrUUn Ui KM Kvarl Кцч -Ч Uxf Kyi J Un Убых где Un -выходное напряжение цифр аналогового преобразоват ля 5, равное Uy (1-Sn) ; -суммарная погрешность преобразования; -выходное напряжение инте гратора 17; -коэффициент передачи модулятора 18; -коэффициент передачи уси лителя 9 постоянного тока;-коэфсЫциент передачи интегратора 17; Обызс, выходное напряжение преобразователя, равное Un+Ua.. При достаточно большом КтКи4Кц2.Ки 1 получим (ип-И12)Км 1Лили Ибыч при KM 1 Ивых иуоткуда видно, что .Sn x 2Увеличение точности в данной схе ме достигается за счет увеличения коэффициента усиления гаирокопохГосно го усилителя 6 с изменяющимся коэффициентом передачи при уменьшении 5 входного сигнала, что равноценно повьшению Чувствительности. Повышение быстродействия в предлагаемом устройстве достигается за счет работы квадратора почти в изотермическом режиме в отличиеdt известного, в котором квадратор работает в широком динамическом диапазоне Р изменении входного сигнала. Формула изобретения Преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий линейный преобразователь переменного напряжения в пoctoяннoe, квадратор, первый сумматор, первый вход которого через первый ключ и блок памяти соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен через последовательно включенные усилитель постоянного ТОка, второй ключ, интегратор, с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к выходной клемме преобразователя и через последовательно соединенные модулятор , третий и четвертый ключи - к входной клемме преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразования, в него введены анашого-цифровой преобразователь, регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь, дополнительный усиглитель постоянного тока, широкопо:лосный усилитель с управляемым коэффициентом передачи, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с управляющим входом широкополосного усилителя с управляемым коэффициентом передачи и через последовательно включенные регистр памяти, аналого-цифровой преобразователь и линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения с входной клеммой преобразователя, между третьим и четвертым ключами включен другой вход широкополосного усилителя с управляемым коэффициентом передачи, выход которого соединен через последовательно включенные квадратор и дополнительный усилитель постоянного тока с первым входом первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи nepeNieHHoro напряжения

911355

в постоянное. М., Советское радио, 1977, с. 131.

2. Авторское свидетельство СССР № 549748, кл. G 01 R 19/22, 09.06.75.