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

(5) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ; использовано для создания аналоговых и цифровых измерителей .переменного напряжения и аппаратуры контроля переменных электрических напряжений произвольной формы. По основному авт. св. № известен линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй терморезистивные преобразователи , каждый из которых состоит из двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель, выход которого соединен с выходной шиной и через пер вый ограничительный резистор с первы выводом одного из нагревателей второго терморе;зистивного преобразовате ля, второй вывод которого-соединен с общей шиной, другой нагреватель ко торого включен параллельно с одним В ПОСТОЯННОЕ ИЗ нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого через второй ограничительный резистор подключен к входной шине, а также первый и второй масштабные преобразователи, первый дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выведу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, второй дополнительный дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен через первый-масштабный преобразователь к выходу источникам опорного напряжения, а его инвертирующий вход через терморезистор второго терморезистивного преобразователя соединен с общей шиной устройства, а через терморезистор первого терморезистивного преобразователя - с его выходом, инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилителя подключены соответственно к выходу второго дополнительного усилителя и к выходу источника опорного напряжения, а неинвертирующий и инвертирующий входы первого дополнительного усилителя соединены с выходом источника опорного напряжения и через второй масштабный преобразователь с выходом основного усилителя соответственно 1 . Недостатком преобразователя является узкий диапазон частот измеряемых напряжений. Цель изобретения - расширение диа пазона частот измеряемых напряжений. Поставленная цель достигается тем что в линейный преобразователь деиствующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй терморезистивный преобразователи, каждый из которых состоит из.двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель , выход которого соединен с ва. хрдной шиной, ограничительный резистор, первый вывод которого через один из нагревателей второго тер морезистинного преобразователя соединен с общей шиной, другой нагреватель которого включен параллельно с одним из нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого через второ ограничительный резистор подключен к входной шине, а также первый и второй масштабные преобразователи,первы дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, второй дополнительный диф ференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен через первый масштабный преобразователь к выходу источника опорного напряжения , а его инвертирующий вход через терморезистор второго терморезистивнрго преобразователя соединен с общей шиной устройства, а через терморезистор первого терморезистивного преобразователя - с его выходом, инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилителя подключены соот ветственно к выходу второго дополнительного усилителя и к выходу источника опорного напряжения, а неинвертирующий и инвертирующий входы первого дoпoлн ireльнoгo усилителя соединены с выходом источника опорного напряжения и через второй масштабный преобразователь - с выходом основного усилителя соответственно, введены формирователь импульсов и коммутатор, включенный между выходной шиной и вторым выводом первого ограничительного резистора, входная шина через формирователь импульсов соединена с управляющим выводом коммутатора . На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый и второй терморезис.тивные преобразователи. 2 и 3, основной дифференциальный операционный усилитель Л, выходную шину 5, первый ограничительный резистор 6, второй ограничительный резистор 7 входную шину 8, первый и второй масштабные преобразователи 9 и 10, первый и второй дополнительные дифференциальные операционные усилители 11 и 12, формирователь 13 импульсов, коммутатор 1. Устройство работает следующим образом. При отсутствии измеряемого напряжения на входной шине 8 преобразователя выходное напряжение первого масштабного преобразователя 9 усиливается дополнительным дифференциальным операционным усилителем 12, коэффициент передачи которого определяется отношением величины сопротивлений терморезисторов терморезистивных преобразователей 2 и 3 включенных 3 цепь обратной связи усилителя 12. При равенстве коэффициентов передачи масштабного преобразователя 9 и усилителя 12 на выходе последнего появляется напряжение, равное по величине и знаку напряжению источника 1 опорного напряжения. На обоих входах основного дифференциального операционного усилителя t действуют равные по величине и знаку напряжения, вследствие чего напряжение на его выходе, на -выходе преобразователя и инвертирующем входе усилителя 11 равно нулю. Напряжение, снимаемое . с выхода усилителя 11, поступает на параллельно соединенные нагреватели первого и второго термопреобразователей 2 и 3 и задает исходный температурный режим работы терморезистивных преобразователей 2 и 3При подаче измеряемого напряжения Ux.(t) в нагревателе первого терморезистивного преобразователя 2 выделяется тепло Джоуля, под действием которого изменяется величина сопротивления его терморезистора, что при водит к изменению коэффициента передачи усилителя 12. Выходное напряжение усилителя 12 уменьшается и появляется напряжение на выходе основного дифференциального операционного усилите/тя и на сигнальном входе коммутатора 1. Одновременно измеряемое напряжение Ux(t) подается на вход фррмирова теля 13 импульсов, с выхода которого нормированный по амплитуде импульсный сигнал по,ступает на управляющий вход коммутатора 14. Выходное напряжение коимутатора через ограничительный резистор 6 поступает в нагреватель терморезистивного преобразователя 3 где преоб разуется в тепло Джоуля, которое приводит к изменению сопротивления его терморезистора, поддерживая коэффициент передачи усилителя 12 прак тически неизменным, В установившемся режиме напряжение ус11лителя 12 про порционально действующему значению измеряемого напряжения на входе преобразователя. Часть выходного напряжения преобразователя через второй масштабный преобразователь 10 поступает на инвертирующий вход усилителя 11, чти приводит к уменьшению протекаемого через параллельно соединённые нагреватели тока, сохраняя постоянство температуры обоих терморе13ИСТИВНЫХ преобразователей 2 и 3 в 966 широком диапазоне изменения величины измеряемого напряжения. В предлагаемом устройстве расширен диапазон частот измеряемых напряжений за счет уменьшения погрешности измерения нз низких и высоких частотах. В области низких частот модуляции температуры частотой измеряемого напряжения в первом терморезистивном преобразователе компенсируется модуляцией с той же частотой из 1epяeмoгo напряжения во втором терморезистивном преобразователе. В. области верхних частот погрешность изменения уменьшается за счет компенсации потерь на паразитных реактивностях в первом терморезистивном преобразователе аналогичными потерями напapaзиtныx реактивностях во втором терморезистивном преобразователе. Формула изобретения Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное по авт. св. № отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот, в него введены формирователь импульсов и коммутатор, включенный между выходной шиной и вторым выводом первого ограничительного резистора, причем входная шина через формирователь импульсов соединена с управляющим выводом коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 849089,. кл. G 01 R 19/22.