Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя , а другой - к первому выводу термопары второго термопреобразователя , свободные выводы термопар термопреобразователей подключены к общей шине, нагреватель второго термопреобразователя включен между общей шиной и выходом первого дифференциального усилителя, а нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами, -Отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него дополнительно введен второй дифференциальный усилитель, между входами которого включат) первьп потенциометр, движок которого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя и входа первого дифференциальншо усилителя, калсдый из входов второго дифференциального усилителя подключен к обс{ей шине через отдельные первый и второй резисторы, а выход второго дифферен- В циального усилителя подключен через (Л конденсатор к точке соединения третье го резистора и второго потенциометра, движок и свободный вывод которого соединены с общей шиной, а свободный вывод третьего резистора подключен к точке соединения вывода термопары второго термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СоаМЛИСТИЧЕО(ИХ

РЕСПУЬЛИН (19) (11) 3(51) (." 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г Ч (21) 3534378/18-21 (22) 06.01.83 (46) 23.08.84. Бюл. В 31 (72) И.Д. Кротов (53) 621.317.72:621.314.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 653568, кл. G 01 R 19/02, 1975.

2. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. M., "Советское радио", 1977, с. 141-143, рис. 3-27 (прототип) . (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя, а другой — к первому выводу термопары второго термопреобразователя, свободные выводы термопар термопреобразователей подключены к общей шине, нагреватель второго термопреобразователя включен между общей шиной и выходом первого дифференциального усилителя, а нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами, .отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введен второй дифференциальный усилитель, между входами которого включен первый потенциометр, движок которого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя, каждый из входов второго дифференциального усилителя подключен к общей шине через отдельные первый и второй резисторы, а выход второго дифферен- g циального усилителя подключен через конденсатор к точке соедннения третье

ro резистора и второго потенциометра, уеев движок и свободный вывод которого соединены с общей шиной, а свободный вывод третьего резистора подключен к точке соединения вывода термопары второго термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя.

1109660

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано в приборах для измерения среднеквадратического (эффективного) значения напряжения.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное с уровнем среднеквадратического значения входного напряжения, содержащий первый термопреобразователь с нагревателем и термопарой, второй термопреобразователь с нагревателем и термопа- 15 рой, один вывод которой соединен с общей шиной, а другой через термопару первого термопреобразователя подключен к первому входу усилителя, другой вход которого соединен с общей 20 шиной. Нагреватель первого термопреобраэователя включен между общей и входной шинами, а нагреватель второго. термопреобразователя — между общей и выходной шинами, при этом к выходной шине подключен также эмиттер транзистора, база которого соединена с выходом усилителя, а коллектор — с шиной для подачи питания 1J.

Недостатком данного преобразовате- ЗО ля является его низкое быстродействие, вызванное разбросом времени ус1 ановления термопреобраэователей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преоб- З5 раэователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, дифференциальный усилитель, один вход которого 4О подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя, а другой — к первому выводу термопары второгб термопреобразователя, свободные выводы термопар подключены к об- 4 щей шине, нагреватель второго термопреобраэователя включен между общей шиной и выходом дифференциального усилителя, нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами, выход дифференциального усилителя подключен к входу усилителя напряжения, выход которого через последовательно соединенные конденсатор и резистор подключен к входу дифференциального усилителя, соединенному с термопарой первого термопреобразователя (2 j.

Недостатком известного преобразователя является сложность его настройки на максимальное быстродействие, так как для этого необходимо подобрать пару термопреобразователей с одинаковым временем установления, а термопреобразователи имеют большой разброс по времени установления.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя, а другой — к первому выводу термопары второго термопреобра зователя, свободные выводы термопар термопреобразователей подключены к рбщей шине, нагреватель второго термопреобразователя включен между общей шиной и выходом первого дифференциального усилителя, а нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами, дополнительно введен второй дифференциальный усилитель, между входами которого включен первый потенциометр, движок которого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя, каждый иэ входов второго дифференциального усилителя подключен к общей шине через отдельные первый и второй резисторы, а выход второго дифференциального усилителя подключен через конденсатор к точке соединения третьего резистора и второго потенциометра, движок и свободный вывод которого соединены с общей шиной, а свободный вывод третьего резистора подключен к точке соединения вывода термопары второго термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя.

На чертеже приведена электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит первый 1 и второй 2 термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель 3, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобраэователя 1, а другой — к первому выводу термопары второго термолреоб60

3 11096 разователя 2, свободные выводы термопар термопреобразователей i и 2 под" ключены к общей шине, нагреватель второго термопреобразователя 2 включен между общей шиной и выходом пер5 вого дифференциального усилителя 3, а нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами.

В преобразователь дополнительно введен второй дифференциальный усилитель 1п

4, между входами которого включен первый потенциометр 5, движок которого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя

1 и входа первого дифференциального усилителя 3, каждый из входов второго дифференциального усилителя 4 подключен к общей шине через отдельные первый 6.и второй 7 резисторы, а выход второго дифференциального усилителя 4 подключен через конденсатор 8 к точке соединения третьего резистора 9 и второго потенциометра 10, движок и свободный вывод которого соединены с общей шиной,а свободный вывод: третьего резистора 9 подключен к точке соединения вывода термопары второго термопреобразователя 2 и входа первого дифференциального усилителя 3.

Преобразователь переменного напря- Зо жения в постоянное работает следующим образом.

Первый термопреобразователь 1 преобразует входное напряжение в постоянное, пропорциональное эффективному значению входного напряжения, а второй термопреобразователь 2 преобразует выходное постоянное напряжение дифференциального усилителя 3, являющееся выходным напряжением преобразователя.

Разность напряжений термопар термопреобразователей 1 и 2 усиливается, первым дифференциальным усилителем 3.

Поскольку коэффициент усиления первоL

ro дифференциального усилителя 3 имеет< 45 большую величину, то его выходное напряжение растет до тех пор, пока разность напряжений термопар термопреобразователей 1 и 2 практически не станет близкой к нулю. При этом с высокой точностью постоянное выходное напряжение первого дифференциального усилителя 3 равно эффективному значению входного напряжения. Если на вход преобразователя подается скачок переменного напряжения, го напряжение на первом входе первого дифференциального усилителя 3

<<<е <„Н, (<-e "), (<) где - напряжение на первом входе первого дифференциального усилителя -3

Ф - среднеквадратическое (эффекс тивное) значение напряжения на входе преобразователя; с(— коэффициент передачи первого термопреобразователя 1;

- время;

, — постоянная времени первого

1 термопреобразователя 1.

Напряжение hf< поступает также на входы второго дйфференциального усилителя 4 через резисторы 6 и 7 и потенциометр 5, посредством которых устанавливают нужный знак выходного напряжения второго дифференциального усилителя 4 и коэффициент его усиления. На выходе второго дифференциального усилителя 4 появляется напряение г -а/

tf = и d„V 1- р где 04, — выходное напряжение второго дифференциального усилителя

4;

К4 — коэффициент его усиления.

При этом к выводам потенциометра

10 прилагается напряжение

С Д -

< < < << где — падение напряжения на потенциометре 10;

С8 — емкость конденсатора 8;

Я вЂ” значение сопротивления между точкой соединения конденсатора 8 и потенциометра 10 с учетом сопротивлений потенциометра 10, резистора 9, сопротивления термопары термопреобразователя 2 и входного сопротивления дифференциального усилителя 3.

Сопротивление R можно менять с помощью потенциометра 10. Напряжение на втором входе дифференциального усилителя 3, поступающее с выхода дифференциального усилителя 4, равно

С, -q/ q а - „

<< <<- <<<, и, 8, ° <+I

8 2, р! где Ь вЂ” напряжение, поступающее на второй вход дифференциаль660

8 4

Pfc =(88, =1(8)

4С В-i

Если ь2 ) (,, то: к+ устанавливается

8 ..1 положительным, если 62 (c„- отрицательным, а если 2 = ь1 - Равным нулю. Последний случай совпадает с результатом настройки преобразователя путем подбора термопреобразователей.

С учетом (7) и (8) получаем О "tIc -ф -ф

2 2

1 С

1-е -Ы Ч е -е -Ч =0 (q)

23

dV 1е =Ч с другой стороны IS 2

V =W Ч 1e (11)

25 2 66!х l где о 2 — коэффициент передачи второго термопреобраэователя 2; — выходное напряжение диффебых ренциального усилителя 3, являющееся также выходным напряжением преобразователя.

Из (10) и (11) следует, что выходное напряжение преобразователя

25 (12) Ч

ЖИВЫХ С

-t/1„

-е "-ч =о

23 (6) В случае неравенства времени установления первого термопреобразователя 4п

1((". и второго термопреобразователя

2ь при помощи потенциометров 5 и 10 устанавливают (7) С R= g

8 4

45 и

S 1109 ного усилителя 3 с выхода дифференциального усилителя 4; — коэффициент передачи делителя напряжения, образованного резистором 9 и входным сопротивлением дифференциального усилителя 3 с учетом сопротивления термопары термопреобразователя 2.

К второму входу дифференциального усилителя 3 прилагается также напряжение термопары второго термопреобразователя 202э, которое алгебраии I чески суммируется с напряжением Ь2 так как при соответствующем выборе сопротивления резистора 9 выходное напряжение термопреобразователя 2 практически полностью прилагает23 ся к нему. Поскольку коэффициент усиления дифференциального усилителя 3 достаточно велик, то напряжение между его входами практически равно нулю („-(V +V )=8, (81 где 1 - напряжение на первом входе дифференциального усилителя 3.

Из уравнения (1), (4) и (5) следует

cL„V (<-å )-pk о(Р— (е

Таким образом,при достаточно большом коэффициенте усиления дифференциального усилителя быстродействие преобразователя максимально и не зависит от разброса времени установления термопреобразователей. Такой результат совпадает с результатом, получаемым при подборе термопреобразователей с одинаковым временем установления, Однако термопреобразователи имеют большой разброс по этому параметру, а предлагаемый преобразователь позволяет получить максимальное быстродействие пр11 использовании пары произвольно выбранных термопреобразователей за счет его настройки посредством двух потенциометров,осуществление которой намного проще, чем подбор термопреобразователей.

1109бЬО

4)Х

Составитель А. Пучковский

Редактор И. Булла Техред Л. Коцюбняк Корректор 0. Луговая г

Заказ 6025/30 Тираж 711 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4