Устройство для преобразования эффективных значений напряжения

 

Изобретение относится к средствам преобразования эффективных значений напряжения в постоянное с помощью термопреобразователей. Целью изобретения является расширение динамического диапазона и повышение надежности устройства. Для этого в устройство введены два дифференциатора 7, 16, три компаратора 6, 15 и 17, элемент ИЛИ 19, блок 18 индикации перегрузки, формирователь 20 временного интервала, управляющий ключом 1, три источника опорных напряжений (зажимы 21, 22, 23). Входной сигнал на зажиме 24 через резистор 2 нагревает подогреватель термопреобразователя 3, выходной сигнал которого через усилитель 5, сумматор 8, усилитель 9, резисторы 10 и 11, термопреобразователь 4, включенный в цепь обратной связи, и звено из усилителя 14, резистора 12 и конденсатора 13 преобразуется в выходной сигнал на зажиме 25 по методу взаимообратных преобразований. Введенные элементы при перегрузке по выходу усилителя 5 отключает ключ 1, увеличивая тем самым динамический диапазон, и повышают надежность устройства, предотвращая выход из строя термопреобразователя 3. 2 ил.

союз советских социдиистичесних

Респувлин

А2 (51) 5 G 01 R 1 9/02

МЯЮ

1йййК 1

БИЬЛИ

ГОСУДАРСТВЕННЫ1 КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЛМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1379746 (21) 4289203/24-21 (22) 27, 07, 8 / (46) 07.05. 90. Бюл, K 17 (72) В,П,Киселев (53) 623 .317,3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М -1379746, кл, G 01 R 19/02, .1 986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЭФФЕКТЮНЬ Х ЗНАЧЕНИЙ НАПРИ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к средствам преобразования эффективных значений напряженчя в постоянное с помОщью термопреобразователей, Целью изобретения является расширение динамического диапазона и повышение надежности устройства. Для этого в устройство введены два дифференциатора 7, 1 6, три компаратора 6, 15 и 17, элемент,.Ьд, 1562861

И-"П1 i 9, блок 18 индикации перегруз. и, формирователь 20 временного интервала, управляющий кжочом 1, три источ-: ника опорных напряжений (зажимы 21, 22, 23), Входной сигнал на зажиме 24 через резистор 2 нагревает подогреватель термопреобразователя 3, вь",хопной сигнал которого через усилитель 5, сумматор 8, усилитель 9, резисторь, 1 О и ll, термопреобраэователь 4, вклю- . ченный в пель обратной связи, и звено иэ усилителя 14, резистора 12 и конденсатора 13, преобразуется н выходной сигнал .на зажиме 25 по методу вэаимообратных преобразований. Введенные элементы при перегрузке по выходу усилителя 5 отключают ключ 1, увеличивая ТрМ самым динамический диапазон, и повышают надежность устройства, предотвращая выход из строя термопреобразователя 3, 2 ил.

1562861

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано при высокоточном преобразовании эффективных значений напряже5 ния в эквивалентное ему постоянное с помощью термопреобразователей и .является усовершенствованием устройства по авт. св, N - 1379746. целью изобретения является расши- 10, рение динамического диапазона и повы шение надежности устройства, На фиг. 1 приведена структурная схема устройства: на фиг, 2 — временные диаграммы его работы. 15

Устройство для преобразования эффективных значений напряжения содержит ключ 1, выход которого через резистор 2 цепи прямого преобразования сигнала и цепь подогревателя термо— преобразователя 3 заземлен, положительный вывод выходной цепи термопреобразователя 3 соединен с аналогичным выводом термопреобразователя 4, отрицательный вывод выходной пели,о- 25 торого заземлен, отрипательный вывод выходной цепи термопреобразователя 3 соединен с неинвертирующим входом усилителя 5, инвертирующий вход которого заземлен, а выход соединен с первым входом компаратора 6, входом дифференциатора 7 и первым входом сумматора 8 (резистивный сумматор), выход которого соединен с инвертирующим входом усилителя 9, неинвертирую- 3 щий вход которого заземлен, а выход соединен с вторым входом сумматора 8, а также через ограничительный резистор 10 и цепь подогревателя термопреобразователя 4 заземлен, выход усилите- 40 ля 9 через резистор 11 соединен с первыми выводами резистора 12, конденсатора 13 и инвертирующим входом усилителя 14, неинвертирующий вход которого заземлен, а выхоц соединен с вторыми выводами резистора 12, конденсатора 1 и третьим входом сумматора 8, выход дифференциатора 7 соединен с первым входом компаратора 15 и через дифференциатор 16 с первым входом компаратора 17, выходы компараторов

6, 15 и 17 соединены с соответствующюли входами блока 18 индикации перегрузки и элемента ИЛИ 1 9, выход которого через формирователь 20 временного интервала соединен с управляющими входами блока 18 индикации перегрузки и ключа 1,- Вторые входы компараторов

6 15 и 17 "îåäèíåíû через зажимы 21— в

23 с соответствующими выхоцами источников опорного напряжения (не показаны) . Вход ключа 1 соединен с входным зажимом 24, выход усилителя 9 соеди— нен с выходным зажимом 25.

Устройство работает сaeдующим образом, При отсутствии перегрузки по входу напряжение на выходе усилителя 5 отсутствует, оно поя .ëÿeòcÿ только во время переходного процесса при лов ступлении или любом изменении входно— го напряжения. На фиг. 2а показан процесс установления выходного напряжения устройства и сигнала на выходе усилителя 5 при подаче на вход еди— ничного скачка напряжения. Амплитуда и скорость нарастания отклика на выходе усилителя 5 возрастают с увеличением напряжения единичного скачка, При напряжении единичного скачка, близком к предельному измеряемому значению, напряжение на зажиме 25 во время переходного процесса достигает напряжения насыщения усилителя 9, что обусловлено колебательным характером процесса установления, при этом сигнал усилителя 5 не достигает у»ов— ня опорного напряжения 1>„„;(зажим 21) (фиг. 2S). При напряжении единичного скачка чемного большем предельногов измеряемого значения, усилитель 5 насыщается со значительной задержкой во времени относительно момента насыщения усилителя 9 (фиг. 2в, г), При пересечении изменяющимся выходным напряжением усилителя 5 уровня опорного напряжения U ä„ па выходе компаратора

6 возникает перепад напряжения, который по" òóïàåò на соответствующий вход блока 18 индикации перегрузки и через элемент ИЛИ 1 9 на запуск формирователя 20 временного интервала, который вырабатывает сигнал значительной длительности (несколько секунд), поступающий на управляющие входы ключа 1 и блок 18 индикации перегрузки, Это приводит к размыканию цепи подогревателя термопреобразователя 3 на время действия этого сигнала, при этом блок

18 индикации перегрузки отражает наличие на входном зажиме 24 устройства напряжения, превышающего предельное измеряемое напряжение, По окончании сигнала формирователя 20 временного интервала цепь подогревателя термопреобразователя 3 вновь замыкается„ а блок 18 индикации перегрузки привоУстройство для преобразования эффективных значений нагряжения по авт. св, 11- - 1379746, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения надежности устройства, в него введены три источника опорных напряжений, два дифференциатора, три компаратора, элемент ИЛИ, формирователь временного интервала, ключ и блок индикации перегрузки, при этом выход усилителя соединен с первым входом первого компаратора и входом первого дифференциатора, выход которого соединен с первым входом второго компаратора и входом второго дифференциатора, выход которого соединен с первым входом третьего компаратора, BTQ рые входы всех компараторов соединены с выходами трех источников опорного напряжения соответственно, выходы

5 1 5628 дите я в исхонно е состо янис . Если

1 входное напряжение превышает допустимое, процесс повторяется. С ростом входного напряжения скорость нараста5 ния напряжения на выходе усилителя 5 при замьпсанли ключа 1 (или при увеличении напряжения единичного скачка. и замкнутом ключе 1) увеличивается,при этом уменьшается задержка размыкания цепи подогревателя —. ермопреобразовате.ill 3, а энергия одиночного импульса напряжения, попадающая на подогреватель термопреобразователя 3, сначала уменьшается, затем, достигнув минимума, возрастает. При некотором значении входного напряжения U энергия одиночного импульса достигает выбранного предельного значения. По мере увеличения входного напряжения 20 возрастает и змплитуда импульса на выходе цифференциатора 7, которая при предельном входном напряжении достигает уровня опорного напряжения Uä„ (зажим 22), Нормализованные по уров- 25 ням опорных напряжений выходные сигналы усилителя 5 и дифференциатора 7 для достиг -утого входного напряжения показаны на фиг. 2д. Нри дальнейшем росте входного напряжения (или напряжения единичного скачка) задержка размыкания цепи подогревателя тер-. мопреобразователя 3 определяется моментом пересечения выходным сигналом дифференциал ора 7 уровня опорного нагряжения 1! и, при этом Формирователь

20 .временного интервала запускается через элемент ИЛИ 19 перепадом напря— жения .возникающим на выходе компаратора .15, Нормализованные по уровням 4п опорных напряжений выходные сигналы дифференциаторов 7 и 16 для достигнутого входного напряжения Uz показаны . на фиг, 2е, Работа устройства при достюкении входным напряжением максимальной величины U происходит аналогично, при этом запуск формирователя 20 временного интервала происходит от компаратора 17 через элемент ИЛИ 19 при пересечении выходным сигналом дифференциатора 16 уровня опорного напряже— ния Ь р„(зажим 23) . Вид характеристики зависимости энергии одиночного импульса на подогреватель те рмопреобразователя 3 от напряжения единичного скачка на входе устройства определяется выбором опорных напряжений U „„;

Uä„д и Uð„, значением задержки вклю61 6

-",ения ключа 1, значением коэФфициента усиления усилителя 5 и распределением усиления между усилителями 5 и 9 (без учета положительной обратной связи) .

Формирователь 20 временного интервала дс пжен обладать малым временем восстановления, поэтому егo следует выполнить с использованием электронного счетчика или двух заторможенных мультивибраторов, работающих поочередно .

Работа остальной части устройства производится в точном соответствии с основным устройством по принципу взаимообратных преобразований. В соответствии с этим на входе усилителя 9 формируются сумматором 8 на основании сигналов с выхода $ с плите ля 9 сигнал с выхода инерционного звена на усилителе 14, резисторах 11 и 12 и конденсаторе 13 и сигнал с выхода усилителя 5, Пепь резистора 10 и термопреобразователя 4 компенсирует сигнал в выходной цепи термопреобразователя 3.

11а фиг. 2 обозначены сигнал 26 на выходе усилителя 9, сигнал 27 на выходе усилителя 5, сигнал 28 на выходе дифференциатора 7 при напряжении входнсго единичного импульса U< и сигнал 29 дифФеренпиатора 1 6 при вход-ном единичном импульсе амплитудой U задержка отклонения пепи подогреЪ вателя термопреобразователя 3.

Формула изобретения

1 562861

Составитель В,Смирнов

Редактор Л,Гратилло Техред М. оданич Корректор М.Самборская

Заказ 1063 Тираж 552 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35р Раушская наб,, д. А/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 всех компараторов соединены с соответствующими входами блока индикации перегрузки и входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя временного интервала, выход которого соединен с управляющими входами ключа и блока индикации перегрузки, первый входной зажим соединен

5 с первым входным выводом первого термопреобразователя через ключ,