Устройство для измерения эффективного значения напряжения переменного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт.св. 938173 отличающееся тем, что, с целью расширения амплитудного диапазона измеряеьшх сигналов, в него введены источник переменного напряжения; с переключаемыми уровнями напряжения и фильтр, причем выход указанного источника соединен с третьим входом входного усилителя, ,а фильтр включен между выходом вход; ного усилителя и входом дополнительного блока памяти.

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГВБЛИН

3(50 G 01 R 19 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1ЪСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (б 1 ) Л 3817.3) (21 ):б28656/18-21 (22) 27.07.81 (46) 23.11.83. Вюл. 9 43 (72) lO.Н.Максимов (53) 621.317.7(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 938173, кл. G 01 R 19/02, 1979 . (54)(57) УС РОйС1ВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт.св. Р 93817$

„.,SU„„6062 А о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения амплитудного диапазона измеряемых сигналов, в него введены источник переменного напряжения,с переключаемыми уровнями напряжения и фильтр, причем выход укаэанного источника соединен с третьим входом входного усилителя, а фильтр включен между выходом входного усилителя и входом дополнительного блока памяти.

1056062

Изобретение относится к электроиэ.мерительной технике и предназначено для использования в.системах автоматического контроля электрических параметров радиоэлектронного оборудования. 5

Известно устройство для измерения эффективного значения напряжения. переменного тока, содержащее последовательно включенные ключ, входной усилитель, мостовой термопреобра- 10 зователь и усилитель разбаланса, выход которого соединен с вторым входом входного усилителя, основной блока памяти, сигнальный вход которого подключен к выходу усили- f5 теля раэбаланса, дополнительный блок памяти, вход которого соединен с выходом входного усилителя, пер-. вый блок вычитания, входы которого подключены к выходам основного блока памяти и усилителя разбаланса, второй блок вычитания, входы которого соединены с вынодами дополнительного блока памяти и первого блока вычитания, блок умножения, 25 входы которого подключены к выходам обоих блоков вычитания, корнеиэвлекающнй блок, вход которого соединен с выходом блока умножения, а выходс сигнальным входом индикатора, и блок синхронизации, выходы которого подключены к управляющим входам ключа, основного и дополнительного блоков памяти и индикатора (1).

Недостатки устройства связаны с:тем, что с изменением уровня 35 входного сигнала изменяются чувствительность и, главное, точность измерения. Для.соблкдейия требуемой точности при изменении входного сигнала в широких пределах прихо- 4Q дится изменять коэффициент усиления входного уислителя путем переключе ния резисторов в цепи его обратной связи. Это, в свою очередь, выэы вает другие дополнительные погреш- 45 ности измерения, например частотную, обусловленную увеличением параэитных емкостей за счет наращивания числа резисторов обратной свя-. зи и ввода переключателя.

Целью изобретения является расшире ; ние амплитудного диапазона измеряемых сигналов при сохранении требуемой точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последо-.55 вательно включенные ключ, входной усилитель, мостовой термопреобраэова" тель и усилитель разбаланса, выход которого соединен с вторым входом входного усилителя, основной блок па- 60 мяти, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя раэбаланса, дополнительный блок памяти, вход которого соединен с выходом входного усилителя, первый блок вы- 65 читания, входы которого подключены к выходам основного блока памяти и услителя раэбаланса, второй блок вычитания, входы которого соединены с выходами дополнительного блока памяти и первого блока вычитания, блок умножения, входы которого подключены к выходам обоих блоков вычитания, корнеизвлекаюший блок, вход которого соединен с выходом блока умножения, а выход — с сигнальным входом индикатора, и блок синхронизации, выходы которого подключены к управляющим входам ключа, основного и дополнительного блоков памяти и индикатора, введены источник переменного напряжения с переключаемыми уровнями напряжения и .фильтр, при чем выход указанного источника соединен с третьим входом входного усилителя, а фильтр включен между. выходом входного усилителя и входом дополнительного блока памяти.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения эффективного значения напряжения переменного тока.

Устройство содержит последовательно включенные ключ 1, входной усилитель 2, мостовой термопреобразователь 3 и усилитель 4 разбаланса, выход которого соединен с вторым входом входного усилителя 2. В состав устройства входят также основной блок 5 памяти, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя 4 разбаланаа, дополнительный блок б памяти, блок .7„вычитания, входы которого подключены к выходам основного блока 5 памяти и усилителя 4 разбаланса, блок 8 вычитания, входы которого соединены с выходами дополнительного блока б памяти и блока 7 вычитания, блок 9 умножения, входы которого подключены к выходам блоков 7 и 8 вычитания, корнеиэвлекающий блок 10, вход которого соединен с выходом блока 9 умножения, а выходс сигнальным входом индикатора 11, блок 12 синхронизации, выходы которого подйлючены к управляющим входам ключа 1, основного блока 5 и дополнительного блока 6 памяти и индикатора 11, источник 13. переменного напряжения с переключаемыми уровнями напряжения и фильтр 14, включенный между выходом входного усилителя 2 и входом дополнительного блока 6 памяти.

Работа устройства происходит следующим образом

Входной усилитель 2, мостовой термспреобразователь 3 и усилитель 4 раэбаланса образуют замкнутое кольцо автоматического поддержания на входе термопреобраэователя 3 постоянной величины эффективного значения суммы сигналов: входного напряже1056062 ния 0 „, поступаниаего через ключ и усилитель 2, сигнала обратной связи в виде постоянного напряжения Оц, поступающего с выхода усилителя 4 разбаланса, и переменного напряжения U„,ïoñòóïàþùåãî через усилитель 2 от источника 13 переменного напряжения с переключаемыми уровнями напряжения. Постоянство эффективного значения суммы

Названных сигналов обусловлено тем

I что мост термопреобразователя 3, составленный из постоянных резисторов и термо- или фотореэисторов, оказывается, сбалансированным только при одной величйне термо- или фотосопротивления и, следовательно, при определенной мощности суммы сигналов, поступающих на термопреобразователь 3;

При балансе моста термопреобраэователя 3 имеет место соотношение Зфф зх 1 о ст З где Ug >4,4, — эФфективное значение напряжения на входе термопреобраэователя 3 (например, на лам. почке накаливания фотообразователя, К1 "2 КЗ. Коэффиц енты передачИ входного усилителя 2 по входам соответственно входного напря» жения, сигнала обратной связи и напряжения. от источника 13.

Разомкнууому состоянию ключа 1 соответствует некоторое напряжение

:постоянного тока U „ на выходе усилителя 4 раэбаланса. При этом

02 02 2+ 2 2 л.эфф ос1 "2+(ист З

При замкнутом состоянии ключа 1 на вход входного усилителя 2 посту-. пает измеряемое напряжение. В силу постоянства эффективного значения напряжения на входе термопреобраэователя 3, напряжение на выходе усилителя 4 разбаланса изменяется и принимает значение цн,При этом

Ц (/ (ц К2 ц2 2

2 2 2 2

Принимая во внимание, что Ц к

=Од (U †:постоянная составлякщая напряжения на входе термопреобразователя 3 при разомкнутом ключе 1)

+UOC 0661» 0 ОС2 H иэ (2 ) и Щ можно получить

ИХ "

Таким образом, величина измеряемого напряжения связана определенной зависимостью с начальным значением постоянной составляющей на

И величиной д 00 изменения постоянного напряжения в цепи обратной связи, Цикл работы устройства в общем случае состоит иэ двух тактов.

В первом такте блок 12 синхронизации подает команду на размыкание ключа 1, на запоминание постоянных

10 н апряжений U и U . Эти напряжения запоминаются блоками 6 и 5 памяти соответственно, причем напряжение U запоминается после прохождения его через. фильтр 14, наэначе15 ние которого заключается в выделении О,х из смеси Uz с усиленным сигналом источника 13. Во втором такте по команде блока 12 синхронизации -ключ 1 замыкается, на выходе усилителя 4 раэбаланса устанавливается напряжение U< 2. Блок 7 вычитания формирует сигнал, соответствующий разности напряжений Uä „- Uo, а блок 8 вычитания — сигнал, соответ25 ..28 ствующий К вЂ” (U,,- 0сс2).Далее сигналы блоков 7 и 8 вычитания перемножаются в блоке 9 умножения. Корне- ° извлекающий блок 10 обеспечивает

30 получение сигнала, пропорционального квадратному корню из выходного сигнала блока 9 умножения. Поступающий на индикатор 11 сигнал соответствует эффективному значению входно35 го переменного напряжения.

Из выражений (2 ) и (4 j следует, что для определения искомого э ффе ктивного значений U входного сигна40 ла знания величины йапряжения ист источника 13 не требуется. Величина постоянной составляющей U д и иэмененне апряжения: au обратной связи зависят от величины напряже45 ниЯ 1иСт истОчника 1 3 . ЭТО ПРОисхОдит потому, что усиленное входным усилителем 2 напряжение источника 13 в дополнение к напряжению цепи обратной связи подогревает нить нака5р аа лампы термопреобразователя 3.

J»

Так как рабочая точка по световому потоку постоянна, то уровень пос-. тоянной составляющей U при увеличении напряжения Ч„ источника 13 сни .жается, а в соответствии с выражением (41 значение аU0 увеличивается (при определенном значении вхоцного сигнала 1. Увеличение перемен. ного напряжения U„ источника 13

Ст приводит к увеличению aUос к уменьшению U е Этот файт полОжительнО влияет на увеличение точности устройства и дает воэможность осуществить расширение амплитуднОго диапазона измерения беэ модификаЦИи ВХОД65 ного усилителя 2.