Устройство для измерения действующего значения напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/02 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах и амперметрах переменного тока действующего значения.

Известны преобразователи действующего значения, в которых преобразуемы й сигнал и сигнал обратной свя-, зи сравниваются по выделению тепла на компарирующем элементе.

Известен преобразователь, содержащий входной ключ и ключ обратной связи, управляющие входы которых соединены с парофазными выходами блока синхронизации, а выхрды входного ключа и ключа обратной связи объединены между собой и связаны с нагревателем, датчик температуры, соединенный со входом усилителя, индикатор.

Известное ycтpoйctвo имеет невысокую чувствительность и ограниченный, динамический диапазон входных сигналов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь пействующего значения, в котором измеряемый сигнал и сиг- , нал обратной связи сравниваются по действукхцему значению с промежуточным преобразованием; выделяемой тепловой мощности и мощности поглощения тепла. Измеряемый сигнал выде10 ляёт на нагревателе .тепло в неко- тором теплоизолированном объеме, которое, воздействуя на датчик температуры, приводит к активной работе охлаждающее устройство до тех пор,

15 пока вырабатываемое и поглощенjHOe количество тепла не уравняются. Сигнал, воздействующий на охлаждающее устройство, запоминается. Измеряемый сигнал отключается,и под20 кж)чается сигнал обратной связи. Охлаждающее устройство, воздействуя на датчик температуры, приводит к уве- . :личению сигнала в цепи обратной связи до тех пор, пока вырабатываемое 9 и поглощаемое количество тепла не уравняются Недостатком преобразователя действующего знамения является ограниченный чао;готный диапазон входных сигналов, обусловленный наличием ключа в цепи измеряемого сигнала за счет паразитных .реактивностей, вноси мых ключом. Кроме того, наличие ключа во входной цепи преобразователя не позволяет производить измерение без нарушения режима в цепи измеряемого сигнала, что ограничивает его применение при измерении токов. Серьезным недостатком преобразователя, является низкое быстродействие, которое объясняется громоздкостью конструкции, связанной с необходимостью электрической изоляции датчика температуры с одной стороны и тепловым контактом с охладителем и нагревателем с другой стороны. Это увеличивает нагреваемую массу, а следовательно, и время установления всего устройства. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения действующего значения напряжения, со держащее нагреватель и термоэлектрический охладитель, установленные в тепловом контакте между собой, усилитель и блок управления, введены два переключателя, генератор импульсов, выход которого через формирователь соединен с охладителем и с замкнутым контактом первого переключате ля, разомкнутый контакт которого подсоединен к общей шине, переключаю щий контакт через усилитель подключен к переключающему контакту второго переключателя, разомкнутый контак которого подключен к общей шине, а замкнутый - к генератору импульсов, причем блок управления подключен к управляющим входам генератора импуль сов и переключателей. На фиг, 1 изображена блок схема преобразователядействующего значения напряжения; на фиг, 2 - вариант генератора импульсов; на фиг, 3 формирователь. Устройство содержит нагреватель 1,установленный в тепловом контакте с термоэлектрическим охладителем 2,выход охладителя 2 связан с последовательно соединенными переключателем 3 усилителем k переменного 94 тока, переключателем .5, генератором 6импульсов и формирователем 7. Выход формирователя 7 присоединен к входу термоэлектрического охладителя 2, разомкнутые контакты переключателем 3 и 5 присоединены к общей шине, а их управляющие входы и управляющий вход генератора 6 - к блоку 8 синхронизации. Генератор 6 импульсов (фиг. 2) выполнен в виде последовательно соединенных запоминающего блока 9 и ключа 10, причем входом генератора 6 импульсов является вход запоминающего блока Э а выходом - выход ключа 10, управляющим входом генератора импульсов 6 является управляющий вход ключа 10. Формирователь 7 (фиг.З выполнен в виде последовательно соединенных генератора 11 тока и ключа 12, причем входом формирователя 7является управляющий вход ключа 12, а выходом - выход ключа 12. Устройство для измерения действующего значения напряжения работает следующим образом. Входной сигнал поступает на нагреватель 1. Выделяемая тепловая мощность поглощается термоэлектрическим охладителем 2. РабоГа термоэлектрического охладителя 2 делится на два такта. В первом такте сигнал от термоэлектрического охладителя 2 поступает через переключатель 3 на усилитель t переменного тока и через переключатель .5 на генератор 6 импульсов. Во втором такте вход и выход усилителя 4 переменного тока через переключатели 3 и 5 замыкаются на общую цепь, корректируя тем самым усилитель k переменного тока путем разряда входных и выходных конденсаторов. Одновременно подается разрешающий сигнал на генератор б импульсов. Последний генерирует импульс с.вольтсекундной площадью, зависящей от уровня выходного сигнала термоэлектрического охладителя 2 в первом такте. Полученный сигнал формируется формирователем 7 и поступает на, охладитель 2. Протекающие физические процессы описываются следующими математическими выражениями, Количество тепла Q,, выделивше- иТ, еся в течение двух тактов 1 равно Q..), 0) 5 где I - действующее значение тока че рез нагреватель; R - сопротивление нагревателя. Количество тепла -Оя поглощенное термоэлектрическим охладителем в те чение второго такта равно Qa-iiTln, величина тока через охладитель;длительность импульса тока охладителя во втором такте коэф(1 1циент Пельтье. Так как в состоянии равновесия можно записать -i , I TCL-I R(). (Ъ) Следовательно, в качестве информативного параметра выходного сигнала можно использовать как длительность охлаждающего импульса, так и его амплитуду. Если в качестве генератора 6 импульсов использовать преобразователь напряжения в длительность импульса, то выходным параметром преобразовав теля будет длительность импульса, пропорциональная квадрату действующего значения входного сигнала. Для обеспечения малой п-аразитной амплитудой модуляции охлаждающих импульсов формирователь 7 может быть выполнен в виде по.слёдовательно соединенных генератора 11 тока и ключа 12 (фиг. 3). Ток, протекающий через охладитель 2, в этом не будет зависеть от электрических пара охладителя 2 (.сопротивления, термо-ЭДС. 9 Если генератор 6 импульсов выполнить в виде последовательно соединенных запоминающего блока 9 и ключа 10 (фиг, 2), то выходные импульсы генератора при1 постоянной длительности будут иметь амплитудную модуляцию. Предлагаемое устройство имеет более широкий, по сравнению с известным, диапазонi что объясняется отсутствием в его входной цепи коммутационных элементов, которые резко ограничивают частотный диапазон измеряемых сигналов. Формула изобретения Устройство для измерения действующего значения напряжения, содержащее нагреватель и термоэлектрический охладитель, установленные в тепловом контакте между собой, усилитель и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два переключателя, генератор импульсов, выход которого через формирователь соединен с охладителем и с замкнутым контактом первого переключателя, разомкнутый контакт которого подсоединен к общей шине, переключающий контакт через усилитель подключен к переключающему контакту второго переключателя , разомкнутый контакт которого подключен к общей шине, а замкнутый - к генератору импульсов, причем блок управления подключен к управляющим входам генератора импульсов и переключателей.

v:

-н

бкоЗ

бимВ

10

/I

tfnfloffjf/tfOifffi/ xffd

.t

bttxoB