Преобразователь действующего значения напряжения переменного тока в постоянное Советский патент 1983 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых и цифровых измерительных преобразователях переменного напряжения инфранизких частот.

- Известен измерительный преобразователь переменного напряжения произвольной формы в постоянное по уровню действующего значения, содержащий сигнальный термопреобразователь, нагреватель которого одним из выводов подсоединен через конденсатор к входной шине устройства, компенсаци-. онный термопреобразователь (ТП), усилитель постоянного тока, к входу которого подсоединены последовательно встречно включенные выходы ТП, источник напряжения постоянного то.ка, последовательно соединенные квадратор, сумматор и корнеизвлекающий блок, причем вход квадратора соединен с выходом усилителя, второй вход сумматора подсоединен к источнику напряжения постоянного тока, выхоа. сумматора соединен с входом:; корнеизвлекающего блока, выход которого включен на нагреватель сигнального ТП, а нагреватель компенсационного ТП через последовательно соединенный

с ним резистор подключен к источнику напряжения постоянного тока,второй вывод сигнального ТПtподсоединен к второй входной шине устройства Cl}.

Недостатком такого преобразователя является значительная сложность и нелинейность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является измерительный пре10образователь переменного напряжения в постоянное по уровню действующего значения, содержащий два термопреобразователя, дифференциальный операционный усилитель и два резистора,

15 причем нагреватель первого ТП через первый резистор соединен с входной шиной, нагреватель второго ТП через второй резистор включен в цепь обратной связи дифференциального опе20рационного усилителя, а термопары обоих ТП первыми одноименными выводг1ми соединены с входами усилителя, а вторыми - между собой 2,

Недостатком этого устройства

25 является низкая точность преобразования переменного напряжения в постоянное в области инфранизких час- . тот из-за ухудшения на этих частотах интегрирующих свойств первого ТП и

30 появлению переменной составляющей двойной частоты на выходе преобразо вателя. Цель изобретения - повышение точности преобразователя в области инфранизких . Поставленная ;цель достигается тем, что в преобразователь действую щего значения напряжения переменног тока в постоянное, содержащий два термопреобразователя, нагреватель первого из КОТОР1ЫХ включен между общей шиной и через первый резистор входной шиной, первый вывод нагрева теля второго термопреобразователя через второй резИстор соединен с вы ходом операционного усилителя и выходной шиной, а первые одноименные выводы термопар обоих термопреобразователей объединены, дополнительно введены два интегратора, элемент сравнения, ключ,; запоминающее устройство, формирователь периода и блок управления, причем входная шин через формирователь периода соедине на с входом блока управления, выход которого соединены с управляющими входами интегратора и ключа, входы интеграторов соединены с вторыми одноименными выводами термопар обои термопреобразова елей, а рыходы - с входами элемента; сравнения, выход котЬрого через последовательно соединенные ключ и запоминающее устрой ство подключен к| входу операционног Усилителя, а объединенные выводы те мопар и второй вывод нагревателя второго термопреЬбразователя соединены с общей шиной, На чертеже представлена блок-схе преобразователя Действующего значения переменного напряжения в постоянное. Преобразовате|1ь содержит резисто 1, включенный Metoy входной шиной и одним из ВЫВОД0В нагревателя термо преобразователя |(ТП) 2, другой вывод которого соединей с общей шиной, термопреобразова ель (ТП) 3, формирователь 4 перио|(а, вход которого соединен с входнбй шиной,.а выход с входом блока 5 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом интег|)атора б, второй выход - с управляющим входом интегратора 7, выходы обоих инте:граторов соединены с входами элемента 8 сравнения, выход которого.через соединенные последовательно ключ 9, запоминающее устройство 10 и операционный усилитель 11I подключен к выходной шине и через I резистор 12 - к одному выводу нагревателя термопреобра зователя. 3, другфй вывод которого соединен с общей.111шной, управляющий вход ключа 9 coe itинeн с третьим выходом блока 5 управления, первые одноименные вывод)1ы термопар термопреобразователей 2 и 3 соединены с общей шиной, а вторые - с входами интеграторов 6 и 7 соответственно. Преобразователь действующего значения.переменного напряжения в постоянное работает следующим образом. Входное напряжение Ux(t) инфранизкой частоты через резистор i поступает на вход нагревателя ТП 2 и на вход формирователя 4 периода. Последний формирует прямоугольные импульсы, частота которых равна частоте входного напряжения Uj((t). Выходные импульсы формирователя 4 поступают на вход блока 5 управления,, который формирует управляющие импульсы для интеграторов.6, 7 и ключа 9. При поступлении управляющего импульса на управляющий вход интегратора б происходит интегрирование выходного напряжения ТП 2. Выходное напряжение U интегратора б в конце интервала интегрирования равно -1 1 . KI U(t)dt, (4) о где К - коэффициент передачи интеграт ора б; t, - время интегрирования, равное периоду входного сигнала, т.е. t Uy(t) - измеряемое входное напряжение. Через полпериода входного сигнала блок 5 управления формирует импульс,ы управленид., интегратором 7 длительностьюПри работе преобразователя в следующем режиме блок 5 управления формирует импульсы для управления интегратором 7 в начале интегрирования интегратором б. При этом корректировка интервала tg происходит через каждые полпериода входного сигнала. В конце каждого интервала t выходное напряжение U/j интегратора 7 равно . 4,/(t)dt, U2 К где К - коэффициент передачи интегратора 7; выходное напряжение усилителя 11. После каждого интервала tj элемент 8 сравнения сравнивает выход- . ные напряжения интеграторов б и 7 между собой. В зависимости от знака неравенства выходных напряжений U.| и Uj интеграторов б и 7 элемент 8 сравнения через ключ 9, который на врем.ч сравнения и, и Ug находится в замкнутом состоянии, заряжает или разряжает запоминающее устройство 10. Напряжение с выхода запоминающего устройства 10 через усилитель 11 поступает на выходную шину, а часть его через резистор 12 прикладывается

ТП 3, увеличивая его ех пор, пока выходные и .U2 интеграторов б равными между собой, При этом очевидно,

tr

L,(t)dt 46)

(t)dt

(7)

о

При соответствующем выборе коэффициентов передачи интеграторов б и 7 и времени их интегрирования,т.е.:

к: Г к, т/

п и 111. п получим что 1 - П

ц

Тп

Но . Из выражения (8) следует, что вы:ходное напряжение Ug,, равно действующему значению переменного напряжения OjcCt) инфраниэкой частоты. Использование новых элементов в преобразователе действующего«значения переменного напряжения в постоянное позволит умены}ить погрешность преобразования переменных напряжений инфранизких частот и сущест венно расширить диапазон частот .входных напряжений, для преобразования которых используются термопреобразователи.

Формула изобретения Преобразователь действующего значения напряжения переменного тока в

постоянное, содержащий два термопреобразователя, нагреватель первого из которых включен между общей шиной и через первый резистор входной ши,ной, первый вывод нагревателя второго термопреобразователя через второй резистор соединен с выходом операционного усилителя и выходной шиной, а первые одноименные выводы термопар обоих термопреобразователей

объединены, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя в области инфранизких частот, в него дополни ельно введены два интегратора, элемент

сравнения, ключ, запоминающее устройство, формирователь периода и блокуправления, причем входная шина через формирователь периода соединены с входом блока управления, выходы

которого соединены с управляющими входами интеграторов и ключа, входы интеграторов соединены с вторыми одноимен11ыми выводами термопар обоих термопреоЬразователей, а выходы - с

входами элемента сравнения, выход которого через последовательно соединенные ключ и запоминающее устройство подключен к входу операционного усилителя, а объединенные выводы термопар и второй вывод нагревателя второго термопреобразователя соединены с общей шиной.

Источники информации, принятые в6 внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 620904, кл. G 01 R 19/22,25,08.78,

2. Патент США W 3143708., кл. 324-106,1964.