Устройство для сравнения синфазных переменных напряжений Советский патент 1982 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве нуль-индикатора в метрологических установках для поверки масштабных устройств.

Известно устройство для сравнения синфазных переменных напряжений, содержащее два параллельнЕ х канала, каждый из которых имеет последовательно соединенные повторитель, усилитель и преобразователь, ввлчитатель, входь которого соединены с выходами преобразователей, последовательно соединенные МДМ-усилитель, вход которого присоединен к выходу вычитателя, и индикатор ГИ.

Недостатком известного у.стройства является нестабильность показаний индикатора, обусловленная наличием разностной нестабильности параллельных каналов.

Наиболее близким по технической суютости к предлагаемому является устройство для сравнения синфазных переменных напряжений, содержгидее блок- калибровки чувствительности, два входа которого соединены с входными клеммами устройства, последовательно соединенные блок сравнения, два которого ра;здельно присоединены к выходам блока калибровки чувствительности, перемножитель, выполненный в виде синхронного детектора, фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, выход которого соединен с выходной клеммой устройства, формирователь опорного напряжения , вход которого соединен с одним из входов блока сравнения, а

10 выход подключен к другому входу перемножителя 21,

Недостатком известного устройства является необходимость его ручной калибровки перед каждым измерением,

15 что снижает быстродействие устройства и приводит к .увеличению погрешности измерения в случае сравнения напряжений с изменяющейся амплитудой.

Цель изобретения - повышение быст20родействия и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сравнения синфазных переменных напряжений, содержащем блок сравнения, последова25 тёлЬно соединенные фильтр нижних

частот и усилитель постоянного тока, выход которого соединен с клеммой устройства, и перемножите.ль, входы блока сравнения присоединены соот30ветственно к входным клем11ам устройства и дополиительно введены дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходом перемножителя, неинвертируюций вход присоединен к выходу блока сравнения, а выход подключен к входу фильт ра нижних частот и одному из входов перемножителя, и последовательно соединенные преобразователь и сумматор, причем вход преобразователя и другой вход cy мaтopa соединены с одной из входных клемм устройства, а выход сумматора присоединен к другому входу перемножителя.

На чертеже изображена блок-схема устройства,

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 сравнения, два входа которого раздельно присоединены к входным клеммам устройства, дифференциальный усилитель 2, соединенный с выходом блока 1 сравне-, НИН неинвертируюедим входом, фильтр 3 нижних частот и усилитель 4 постоянного тока, выход которого соединен с выходной клеммой устройства, перемножитель 5 и последовательно соединенные преобразователь б и сумматор 7. Выход пepe ч oжитeля 5 соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 2, один вход подключен к выходу дифференциального усилителя 2, а другой соединен с выходом сумматора 7, Вход преобразователя 6 и другой вход сумматора 7 присоединены к одной из входных клемм устройства.

Работа устройства происходит еле дующим образом.

Сравниваемые симусон;п(альные переменные напряжения U и U, являющие ся синфазнш ш, через входные клеммы устройства поступают на входы блока 1 сравнения, на выходе которого формируется напряжение Ор, пропорциональное разности сравниваемых напряжений,, т.е. Ор (0 - U,j) Ц, где k,, - коэффициент передачи блока 1 сравнения. Напряжение Up с выхода блока 1 сравнения через дифференциальный усилитель 2 поступает на один из входов перемножителя 5. Одновременно одно из сравниваемых напряжений и, принятое за образцовое, поступает на вход преобразователя 6 и один из .входов сумматора 7. Преобразователь 6 представляет собой линейный преобразователь переменного напряжения в постоянное и его выходное напряжение U по абсолютному значению равно сравниваемому напряжению Uji, принятому за образцовое Ц) ч этом на выходе сумматора 7 формируется напряжение U-, 0, которое при любом значении и отлично от .нуля Напряжегние U-( с выхода cyNwaTopa 7 поступает на другой вход пере «1Ожителя 5.

Дифференциальный усилитель 2 совместно с перемножителем 5, включенным в цепь его параллельной отрицательной обратной связи, осуществляет деление выходного напряжения Up « (0;, - Uij) Ц блока 1 сравнения на выходное напряжение U (О-,/ 0 сумматора 7, в результате чего на выходе дифференциального усилителя 2 .формируется напряжение, содержащее постоянную составляющую, прямо пропорциональную .амплйтуде выходного напряжения Ojj блока 1 сравнения, равного разности сравниваемых напряжений иЧ, и UQ, и обратно пропорциональная амплитуде выходного напряжения и + Uxf сумматора 7, сформированного из сравниваемого напряжения и, принятого эа образцовое а также переменная составляющая. Напряжение с выхода дифференциального усилителя 2 поступает на вход фильтра 3 низких частот, который осуществляет его усреднение, а с его выхода через усилитель 4 постоянного тока подается на выходную клемму устройства. При этом выходное напряжение U4 устройства оказывается равным

n,±f(jkiK

где kij, kj|., kg - коэффициенты передачи дифференциального усилителя 2, усилителя 4 постоянного тока и перемножителя 5 соответственно.

При достаточно большом значении коэффициента kl2.пepeдaчи дифференциального усилителя 2 выходное напряжение и устройства равно

(u.ic.p-U((.p)

4

,

WICP- S

® ЦСР Лср средние значения

сравйиваемых напряжений и. и UnJ « UjCp-UOcp

F- -ftотносительная разtcp , ность сравниваемых

напряжений U и 0,;

kQ . - эквивалентный коэф фициент передачи

блока сравнения 1, перемножителя. 5 и усилителя 4 постоянного тока.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа на выходе формируется постоянная составляющая , пропорциональная относи-. тельной разности сравниваемых синфаэнУх переменных напряжений, котор при неизменном значении указанной относительной разности остается пос тоянной по величине при изменении амплитуды сравниваемых напряжений, Это позволяет исключить операцию калибровки устройства перед измерен ем, повысить быстродействие устройства и его точность. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность труда при поверке масштабных устройств и производить точные измерения, когда амплитуды сравниваемых напряжений существенно изменяются за время измерения. .Формула изобретения Устройство для сравнения синфазных переменных напряжений, содержащее блок сравнения, последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного токау выход к торого соединен с выходной клеммой устройства, и перемножитель, отл чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, входы блока сравнения присоединены соответственно к входкъал клеммам устройства и дополнительно введены дифференциальный усилитель, инвертирукядай вход которого соединен с выходом перемножителя, неинвертирукядий вход присоединен к выходу блока сравнения,- а выход подклю.чен к входу фильтра нижних частот и одному из входов перемножителя, и последовательно соединённые преобразователь и сумматор, причем вход преобразователя и другой вход сумматора соединены с одной из входных клемм устройства, а выход сумматора присоединен к другому входу перемножителя . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Калиниченко Н.П. Дифференциальные указатели переменных напряжений. - Известия ТПИ, 1974, т. 298.. Томск, изд-во ТГУ, с. 73, рис, 2. 2,Грошев Б.Л. Дифференциальный указатель синфазных переменных напряжений,Сб. Стандартизация и измерительная техника, вып. 3t Kpiacноярск, 1977, с. 133-136 (прототип).