Преобразователь среднеквадратического значения напряжения

 

Изобретение относится к области измерительной технике. Цель изобретения - повышение линейности преобразования путем изменения обратно пропорциональной функции преобразования на прямо пропорциональную. Преобразователь содержит регулятор 1 переменного напряжения, усилители 2 и 9 переменного напряжения с закрытым входом, термопреобразователи 3,6 и 10, вычитатели 4 и 7, делитель 8 напряжения, усилитель 11 некомпенсации и источник 5 опорного напряжения с соответствующими связями. Принцип действия преобразователя основан на компенсации частотной погрешности основного усилителя 2 с помощью аналогичного дополнительного усилителя 9 путем установки при настройке преобразователя коэффициента передачи делителя 8 напряжения равным 1/√2K, где K - коэффициент усиления основного усилителя 2, численно равный коэффициенту усиления дополнительного усилителя 9. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!! 4 С 01 R 19!02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ. В»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2l) 4063784/24-21 (22) 28.04.86 (46) 07.08.89. Бюп. У 29 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) С.А. Шурпач, В.В. Терех, В.В. Шкарупин, А.Г. Струнин и Т.М. Самило (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 840750, кл. G 01 R 19/02, 15.06.87.

Губарь В.И., Туз !0.М., Володарский Е.Т. Аналого-цифровые измерительные преобразователи переменного тока. — Киев: Техника, 1979, с. 69, схема 5.

Авторское свидетельство СССР

- В 1448294, кл. G 01 R )9/02, 04.04.86. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ и

„„SU„„14 246 A 1

2 (57) Изобретение относится к области измерительной техники. Пель изобретения — повышение линейности преобразования путем изменения обратно пропорциональной функции преобразования на прямо пропорциональную. Преобразователь содержит регулятор 1 переменного напряжения, усилители 2 и

9 переменного напряжения с закрытым входом, термопреобразователи 3,6 и 10, вычитатели 4 и 7, делитель 8 напряжения, усилитель 11 некомпенсации и источник 5 опорного напряжения с соответствующими связями. Принцип действия преобразователя основан на компенсации частотной погрешности основного усилителя 2 с помощью аналогичного дополнительного усилителя

9 путем установки при настройке преобразователя коэффициента передачи делителя 8 напряжения равным

1/ 2Ê, где К вЂ” коэффициент усиления основного усилителя 2, численно равный коэффициенту усиления дополнительного усилителя 9. 3 ил, 3 }499246

Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано для измерения среднеквадратического значения переменного напряжения.

Цель изобретения — повышение линейности преобразования путем изменения обратно пропорциональной функции преобразования на прямо пропор- }О циональную за счет введения дополнительного корректирующего канала преобразования.

На фиг.! приведена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — пример выполнения регулятора; на фиг.3 — делители напряжения, образованные фотоприемниками оптронов.

Частотная погрешность регулятора

1 в это выражение не входит, так как он тестируется постоянным напряжением Ug

Выходное напряжение U> регулятора

1 поступает на вход усилителя 2, выходное напряжение Uq которого равно

Пт2 U< kq (I + g ) Ug« kp

«!с (1 + g

Преобразователь содержит (фиг. 1) регулятор 1, вход которого подключен . к входу преобразователя, усилитель

2, вход которого подключен к выходу регулятора 1, термопреобразователь 25

3, подключенный своим входом к выходу усилителя 2, вычитатель 4, к первому входу которого подсоединен выход термопреобразователя 3, источник S опорного напряжения,- тер- 30 мопреобразователь 6, вход которого подключен к источнику 5 опорного напряжения, вычитатель 7, к первому входу которого подключен выход термопреобраэователя 6, а также делитель 8 напряжения, усилитель 9, термопреобразователь 10 соединенные последовательно, и усилитель. !I некомпенсации. Вход усилителя 11 некомпенсации подключен к выходу вы- 40 читателя 7, а его вход соединен с управляющим входом регулятора I тестовый вход которого подключен к источнику 5 опорного напряжения. Выход термопреобразователя 10 подклю- 45 чен к второму входу вычитателя 4, выход которого соединен с вторым входои вычитателя 7, вход делителя

8 напряжения подключен к выходу усилителя 2, а тестовый выход регулятора 1 соединен с выходом преобра" эователя. Регулятор 1 (фиг.2) может быть выполнен, например, на оптронах 12-15,, светоизлучатели 16-19" которых по два включены в цепи коллекторов транзисторов 20 и 21 дифференциального усилителя. Оптроны име" ют каждый по два фотоприемника например, фотореэистора: оптрон 12— фотоприемники 22-1 и 22-2, оптрон

13 — 23-1 и 23-2,: оптрон 14 — 24-1 и 24-2,н оптрон 15 — 25-1 и 25-2, которые образуют два управляемых светоизлучателя 16-19 делителя напряжения (фиг.3), Вход делителя напряжения, образованного фотоприемниками 22-1, 23-1, 24-1 и 25-1. подключен к входу, а его выход — к выходу регулятора 1. В свою очередь вход делителя напряжения, образованного фотоприемниками 22-2, 23-2, 24-2 и 25-2, подключен к тестовому входу, а его выход — к тестовому выходу регулятора 1, а вход дифференциального усилителя — к управляющему входу регулятора 1»

Делитель 8 напряжения может быть выполнен в виде пассивного частотнозависимого звена.

Преобразователь работает следующим образом.

Входное переменное напряжение поступает на вход регулятора 1,, выходное напряжение UI, которого рав- но где 1р — коэффициент передачи регулятора 1; — погрешность коэффициента передачи регулятора 1, обусловленная изменением температуры и других факторов окружающей среды; — частотная погрешность коэффициента передачи регулятора 1.

На тестовый вход регулятора 1 пос" тупает постоянное напряжение U«, от источника 3 опорного напряжения.

При этом на тестовом выходе регулятора 1 напряжение !1 „„ равно

1 тт }} (2)

Ув»а«o }с (1 + в )

ОВ

14992

&pe k — коэффициент передачи усилителя 2; у — погрешность коэффициента передачи усилителя 2.

Это напряжение Бу) поступает на . вход термопреобразователя 3, постоян.ное выходное напряжение Н которого равно

Ug Uq k U „kp 1с 1с (+g, ) (1 + f,) (1 + g ), (4) где k — коэффициент передачи термопреобразователя 3; !5

1 погрешность коэффициента передачи термопреобразователя 3.

Кроме того, выходное напряжение

U усилителя 2 поступает на вход делителя 8 напряжения. Выходное напряжение Ug которого равно

U U P(1+a)=U > РkP(I + g(+ Ч ) 25

ik<(I + (3t(I) (1 + а), (5) 30

U4 = U „krak», kTno(I + 2 f q + 2 f» +

35 + f ((1с»» l (1+2 + 2 (1с + 4 f » +

+ тп+ 2а)) . (10) 40 где k — коэффициент передачи термопреобразователя IQ; 55

11

Выходное напряжение US делителя

8 напряжения поступает на вход усилителя 9, на выходе которого напряжение 09 рав

"ю Ugkg(1+ gg)Us«)kpkgk (I+ fig +

+ Ц) (1+а) (1 + gy ) (1 +pe ), (6) где k - коэффициент передачи уси9 лителя 9; — погрешность коэффициента передачи усилителя 9.

Напряжение Ug поступает на вход термопреобразователя 10, постоянное выходное напряжение U,z которого равно

U< k (() (1 + g(o) 11вч k>k< P 1с»1сщ

Q р, с Я

i(I + + (+) (1 + g ) (I + a)."

«(1 + g»,) (l + II(o) (7) 46 6

Выходные напряжения Uq и U(o тер.— мопреобразователей 3 и 10 поступают на входы вычит ат еля 4, выходное напряжение U4 которого равно

U4 =Н,, — Uqo U „kpk k (1 + g ig +

+ tt „) (i- + )4 (1 + r%) -UQX kpk I ek9

° 1с(()(1 + 3 11+ gg+) (1 + 7g) (1 + <) " (1 +,) (1 + go) (8) С учетом того, что (1 + ;) (1-.+-2 ;+ (;) I + 2 j„, а также, что kq. = k(3 = kg u ks = 1с,(,= k no так как неидентичность блоков 2,9, 20 и 3 вошла в погрешности у, g>,), и, напряжение U4 на выходе вычитателя 4 можно выразить как

Ul Оа,утт2т„. 2„.((1 + 2!1+ 2)т) °

" (I + 2) ) (1 + f э) — 1сч р"(! + 2 +

+ 2 g ) (1 + 2 gP (1 + 2 f ) () + 2фд)» т (1 + 2 у ) (1 + g „>) (1 + га)) . (9) Выполняя усилители 2 и 9 идентичными, т.е. ф = » = », а также выполняя термопреобразователи 3 и

l0 идентичными, т.е. у = (= т() получают, что

Выполняя при настройке. преобразователя условия k(I< ° pP= I/2, т.е.

k2 (т=-(2/2 и 1т = a, получают

U4 = 11ьч1с р k уд 1ст()о 11 + 2 f (f+ 2 f1÷ +, 2 Ю 12

1 3 п) 1

+ 2g»+ gxn - — —. 2 gq — 2 g»2 2 (!ат(тт)тч,kq )тупо(2 + 2 !т+ П)

2 2Usr kpkg,kryo (I + 2 с + )п)) (11) Напряжение U4 поступает на один из входов вычитателя 7, на второйвход которого поступает напряжение

Uy с выхода термопреобраэователя 6, причем ф .с!

6 = Uokg(I + Ц ) l ь1су!)2 (l+ g+g) ч (l 2) 7, 1499246

8 .где k — коэффициент передачи тер- ряжение предлагаемого преобразовате6 мопреобразователя б; ля прямо пропорционально среднеквадУ погрешность коэффициента, ратическому значению входного перепередачи термопреобразова-: менного напряжения. Кроме того, оно тели 6.

5 практически не зависит от погрешносВыходное напряжение U@ вычитателя тей коэффициентов передачи регулято7 равно ра, усилителей и термопреобразоватеП, -U< — Ц,. (! 3) !

0 формула из обретения

U = U„— 1!в = О или U4 "Uü. (!4) „Г2

2 1 ч 4 "еч (18) Выражение (18) показывает, что в отличие от известного выходное напНапряжение U поступает на вход усилителя 11 некомпенсации, который изменяет коэффициент k передачи ре-. гулятора 1. Это изменение коэффициен- . та пеРедачи Ер происходит до момента !5 равенства нулю напряжения U, т.е.

С учетом этого можно записать ,1 -у

ВФ в !

1е 1 р!"-цфkтяо(1 + 2y + giy)

- !4"таю (1 + g«) !!в 1 р1 Ч.(! + 2 f + f „) Пв(! 14., 25

1-e q y. 2

2 (15)

Из уравнения 2 коэдфициент k передачи регулятора 1 равен

kp a

Ua (16)

«- (1+ )

Подставляя значение k+ в уравнение (15), получают выходное напряже ние ПВщ преобразователя

Г2 (.1+2 !! ц,+ f tn)

" (1+2, + тп+2У If ) .

Пренебрегая величиной 2 << gz< второго порядка мапости, получают, что выходное напряжение преобразователя равно 40

Преобразователь среднеквадратического значения напряжения, содержащий регулятор, вход которого подключен к входу преобразователя, усилитель некомпенсации и источник опорного напряжения, выходы которых подключены соответственно к управляющему и тестовому входам регулятора, первый и второй усилители, к выходам которых подключены соответственно пер первый и второй термопреобразователи, выходы которых соединены с входами первого вычитателя, и делитель напряжения, выход которого подключен к входу второго усилителя, вход первого усилителя соединен с выходоМ регулятора, а тестовый выход регулятора соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности преобразования, в него дополнительно введены второй вычитатель и третий термопреобразователь,причем вход третьего термопреобразователя подключен к источнику опорного напряжения, :его выход соединен с первым входом вто"

I рого вычитателя, второй вход которого подключен к выходу первого вычитателя, вход усилителя некомпенсации присоединен к выходу второго вычитателя, а вход делителя напряжения подключен к выходу первого усилителя.

1499246

22-f кйау2

2И

Составитель С. Вейский

Редактор И. Горная Техред A. Кравчук

Корректор О.: Пипле

Заказ 4686/43 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðîä, ул. Гагарина,101