Преобразователь среднеквадратического значения напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/02 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при создании амперметров и вольтметров среднеквад1 ратического значения.

Известен преобразователь средне квадратического значения напряжения, содержащий электротепловой компаратор, один из входов которого соединен с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а другой вход - с выходом источника образцового напряжения, усилитель некомпенсации, вход которого подключен к выходу электротрплового компаратора, а выход через блок управления - к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи I .

Недостаток устройства - узкая частотная полоса преобразуемого напряжения .

Наиболее близким техническим ре- . шением к предлагаемому является пре

образователь среднеквадратического значения напряжения, содержащий

VI электротепловой компаратор, первый из входов которого подключен к выходу источника образцового напряжения, второй вход - к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи и к первому входу блока дискретного масштабного преобразователя, включающего в свой состав генератор

to импульсов, а выход через усилитель некомпенсации - к первому входу переключателя , второй вход которого связан с общим входом устройства, а Первый выход - с одним из входов

ts усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, блок памяти, вход которого подключен ко второму выходу переключателя, а выход - к другому входу усилителя с регулируемым коэф20фициентом передачи, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока дискретного масштабного (Преобразователя, а второй вход - с

одним из выходов источника вспомогательного напряжения, другой выход которого подключен к третьему входу переключателя, блок управления, первый выход которого соединен со вторым входом блока дискретного масштабного преобразования, второй выход - с четвертым входом переключателя, третий выход - со входом индикатора., а вход - с выходом блока сравнения 2.

Недостаток устройства связан с незначительной частотной полосой при большой регулируемой глубине обратной связи усилителя из-за трудности обеспечения устойчивой работы усилителя во всем диапазоне регулирования

Цель изобретения - расширение частотного диапазона преобразуемого напряжения.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь среднеквадратического значения напряжения, содержащий электротепловой компаратор, первый из входов которого подключен к выходу Источника образцового напряжения, а выход - к входу усилителя некомпенсации, переключатель, один из сигнальных входов которого соединен с общим входом устройства, другой сигнальный вход - с выходом усилителя некомггенсачии, а управляющий вход с первым выходом блока управления, генератор импульсов, блок сравнения, введены два счетчика импульсов, триггер, широтно-импульсный модулятор , два ключа и блок совпадения, причем счетный вход первого счетчика импульсов подключен к выходу генератора .импульсов непосредственно, а счетный вход второго счетчика импульсов - через первый из ключей, управляющий вход которого соединен с выходом блока совпадения, разрядные обоих счетчиков импульсов подключены к входам блока сравнения, выход которого соединен с одним из входов триггера, другой вход триггера подключен к выходу старшего разряда первого счетчик%1 импульсов, а выход - к управляющему входу второго ключа, установленного между выходом переключателя и вторым входом электротепловбго компаратора, вход сброса второго счетчика импульсов соединен с вторым выходом блока управления, сигнальный вход широтнр-импульсного модулятора подключен к выходу усилителя некомпенсации, синхронизирующий вход - к третьему выходу блока управления, а выход - к одному из входов блока совпадения, другой вход которого соединен с четвертым выходом блока управления.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя среднеквадратического значения напряжения.i

Устройство содержит переключатель 1, ключ 2, электротепловой компаратор 3, источник Ц образцового напряжения, усилитель 5 некомпенсации, широтно-импульсный модулятор 6, блок 7 совпадения (логический элемент И), ключ 8, генератор 9 импульсов, счетчик 10 импульсов, блок 11 сравнения, счетчик 12 импульсов, триггер 13 и блок Т управления.

Устройство работает следующим образом.

Работа происходит в два такта.На первом такте переключатель 1 замыкается в положение, в котором электротепловой компаратор 3 подключается через ключ 2 и переключатель 1 ко входу устройства. Измеряемое напряжение подается ко входу электротепловогр компаратора 3 в течение интервалов времени, определяемых длительностью импульса Т с выхода триг-гера 13 и формируемых с постоянным периодом Т, задаваемым блоком И управления. Триггер 13 устанавливается в единичное состояние в момент переполнения счетчика 12 импульсов и в нулевое - при равенстве кодов в счетчиках 10 и 12 импульсов. Установка же в нулевое состояние счетчика 10 производится блоком k управления в конце каждого периода Т.

Среднеквадратическое значение последовательности импульсов, пропорциональных напряжению компенсации компаратора 3 соответствует

-u.vf.

(1)

и

ОС,

Образованная замкнутая статическая система первого порядка стремится к становлению равенства

(2)

и

Uov

ос,

где постоянное напряжение с выхода источника и образцового напряжения. Учитывая (1), имеем

(3)

Uo Ux После окончания всех переходных процессов блок l управления запрещ ет прохождение импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 6 че рез блок 7 совпадения на управляющи вход ключа 8. При этом в счетчике 1 импульса остается записанным код, пропорциональный напряжению UQC, в момент установления равенства Uoe, Ue, . Во втором такте блок k управления переключает переключатель 1 в положение, в котором на электротепловой компаратор 3 подается последе вательность импульсов с амплитудой, равной амплитуде выходного напряжения с тем же постоянным перио дом Т, задаваемым блоком 1 управле ния и длительностью импульсов Т , зафиксированной в счетчике 10 импул сов в конце первого такта. Образованная замкнутая статическая система стремится к состоянию равновесия, при котором среднеквадратическое значение последовательности импульсов становится эквивалентным постояннбму напряжению ис,точника образцового напряжения k /Г -. Так как во втором такте Т, T,Uo остались таки(ии жвд как и в конце первого такта, то из (З) и С) следует, что ихУ Uo , (5) откуда Из выражения (6) видно, что преобразователь осуществляет линейное преобразование среднеквадратическо го значения входного сигнала в постоянное напряжение. Преобразователь работает в одной точке характеристики электротеплово го компаратора. 3- Преобразование напряжения некомпенсации в интервал времени, запоминание того интервала времени и замена усилителя с регулируемым коэффициентом передачи на ключ, открываемый на зафиксированный интервал времени, позволяет существенно расширить частотный диапазон преобразователя. Формула изобретения Преобразователь среднеквадратичес кого Значения напряжения, содержащий электротепловой компаратор,первый из входов которого подключен к выходу источника образцового напряжения, а выход - к входу усилителя некомпенсации, переключатель,один из сигнальных входов которого соединен с общим входом устройства, дру гой сигнальный вход - с выходом усилителя некомпенсации, а управляющий вход - с первым выходом блока управлений, генеоатор импульсов, блок сравнения,о тличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразуемого напряжения, в него введены два счетчика импульсов, триггер, широтно-импульс-. ный модулятор, два ключа и блок совпадения, причем счетный вход первого счетчика импульсов подключен к выходу генератора импульсов непосредственно, а счетный вход второго счетчика импульсов - через первый из ключей, управляющий вход которого соединен с выходом блока совпадения,разрядные выходы обоих счетчиков импульсов подключены к входам блока сравнения, выход которого соединен с одним из входов триггера, другой вход триггера подключен к выходу старшего разряда первого счетчика импульсов, а выход - к управляемому входу второго ключа, установленного между выходом переключателя и вторым входом электротеплового компаратора, вход сброса.второго счетчика импульсов соединен с вторым выходом блока управления, сигнальный вход широтноимпульсного модулятора подключен к выходу усилителя некомпенсации, синхронизирующий вход - к. третьему выходу блока управления, а выход к одному .из входов блока совпадения, другой вход которого соединен с четвертым выходом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. К., школа, 1971, с. 509-510. 2.Авторское свидетельство СССР № 221163, кл. G 01 R 19/26,1966.