Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение. Цель изобретения - повышение точности преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение - достигается применением входной шины 1, управляемого масштабного преобразователя 2, преобразователя 3 среднеквадратических значений, дифференциального усилителя 5, источника 13 постоянного напряжения. Устройство содержит также двухполупериодный выпрямитель 4, резистор 6, конденсатор 7, диод 8, интегрирующую RC-цепь 9, состоящую из резистора 10 и конденсатора 11, формирователь 12 прямоугольного напряжения, резисторы 14 и 15, выходную шину 16. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ! (АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670872! 21 (22) 30.03Я9 (46) 07.07.91. баюл. М 25 (72) M.Ä.Êðoòoâ (53) 621,317,7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 - 676938 кл 6 01 R 19/02,06 12 76

Колом", е.„О,М., Прошин Е,M. Автоматический выбор диапазона измерений в цифровых приборах. M.: Энергия, 1980, с. 87, р,ис. 42, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к измерительной TBxHNKe и может быть использовано для преобразования перемен-,. ûx напряжений с, Ы2 1661655 A 1 высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение. Цель изобретения— повышение точности преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение — достигается применением входной шины

1, управляемого масштабного преобразователя 2, преобразователя 3 среднеквадратинеских значений, дифференциального усилителя 5, источника 13 постоянного напряжения, Устройство содержиттакже двухполупериодный выпрямитель 4, резистор 6, конденсатор 7, диод 8, интегрирующую RCцель 9, состоящую из резистора 10 и конденсатора 11. формирователь 12 прямоугольного напряжения, резисторы 14 и 15, входную шину 16. 3 ил.

1661655

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение, Целью изобретения является повышение точности преобразования переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды в постоянное напряжение.

На фиг,1 показана функциональная схема устройства для преобразования переменного напряжения в постоянное; на фиг,2 показаны эпюры напряжений в разных точках схемы; на фиг,3 показан пример реализации управляемого преобразователя среднеквадратических значений.

Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное содержит входную шину 1, к которой подключены последовательно соединенные управляемые масштабный преобразователь ".. и преобразователь 3 среднеквадра,ических г,.ачений, двухполупериодный выпрямитель 4, вход которого соединен с выходом . правляемого масштабного преобразователя 2, дифференциальный усилитель 5, инвертирующий вход которого соединен с выходом выпрямителя 4, резистор б и конд нсатор 7, включенные последовательно между выходом и неинвертирующим входом дифференциального усилителя 5, диод

8, через который к выходу дифференциального усилителя 5 подключена интегрирующая RC-цепь 9, состоящая из резистора 10 и конденсатора 11, формирователь 12 прямоугольного напряжения, вход которого соединен с выходом интегрирующей RC-цепи

9, а выход — с управляющими входами управляемых масштабного преобразо-.;àòåëÿ 2 и преобразователя 3 среднеквадратических значений, источник 13 постоянного напряжения, резисторы 14, 15, включенные последовательно между источником 13 постоянного напряжения и выходом формирователя 12 прямоугольного напряжения, общие выводы которых соединены с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 5, выходную шину 16, соединенную с выходом управляемого преобразователя 3 среднеквадратических значений.

Устройство работает следующим обраЭОМ, Управляемые масштаоный преобразователь 2 и преобра-ователь 3 среднеквадратических значений имеют два режима работы. В первом режиме работы управляемый масштабный преобразователь 2 имее.r номинальный коэффициент передачи, а управляемый преобразователь 3 среднеквадратических значений — коэффициент

45 квадратическим значением переменного напряжения на входе устройства и произведением коэффициентов передачи преобразователей 2 и 3.

Если амплитуда переменного напряжения на входе преобразователя 3 превышает максимальный уровень, то напряжение на инвертирующем входе усилителя 5 превышает напряжение на его неинвертирующем входе, номинальное напряжение на выходе усилителя 5 уменьшается. Это уменьшение передается через резистор 6, конденсатор 7 на резисторы 14, 15 и с них на неинвертирующий вход усилителя 5, и напряжение на выходе усилителя 5 еще больше уменьшается, Начинается лавинообразный процесс, 5

40 передачи меньше номинального значения, например, в три раза, Во втором режиме работы управляемый масштабный преобразователь 2 имеет коэффициент передачи в три раза меньше номинального значения, а управляемый преобразователь 3 среднеквадратических значений — номинальный коэффициент передачи, В любом режиме работы произведение коэффициентов передачи масштабного преобразователя 2 и преобразователя 3 среднеквадратического значения должно быть одно и то же.

Для первого режима работы необходимо на управляющие входы преобразователей 2 и 3 подать напряжение, равное нулю, а для второго режима работы — постоянное управляющее напряжение, Формирователь

12 прямоугольного напряжения должен вырабатывать на выходе отрицательное напряжение.

Сопротивления резисторов 14 и 15 подбираются таким образом, чтобы напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 при нулевом напряжении на выходе формирователя 12 равнялось максимальной амплитуде напряжения на входе преобразователя 3.

Если переменное напряжение на входе преобразователя 3 не превышает максимальной амплитуды, напряжение на выходе выпрямителя 4, равное абсолютному значению переменного напряжения на входе преобразователя 3, не превышает постоянного напряжения на неинвертирующем входе усилителя 5. Поэтому на выходе усилителя 5 постоянное напряжение положительно, усилитель 5 находится в насыщении, диод 8 не пропускает положительное напряжение на вход интегрирующей цепи 9, на выходе цепи 9 напряжение равно нулю, на выходе формирователя 12 и на управляющих входах преобразователей 2 и 3 напряжение равно нулю, преобразователи 2 и 3 работают в первом режиме, постоянное напряжение на выходе устройства определяется среднемирователя 12 выбирается таким образом, 35

50 который заканчивается изменением полярности напряжения на выходе усилителя 5.

После окончания перезаряда цепи резистор

6 — конденсатор 7 отрицательным напряжением с выхода усилителя 5 положительное напряжение на выходе усилителя 5 восстанавливается.

Таким образом, усилитель 5 вырабатывает импульс напряжения отрицательной полярности. Длительность импульса определяется постоянной времени цепи резистор 6 — конденсатор 7 и должна быть в несколько раз (в 3 — 4) меньше самого большого периода сигнального напряжения на входе устройства.

Постоянная времени заряда конденсатора 1 должна быть меньше длительности импульса на выходе усилителя 5. Поэтому импульс отрицательной полярности через диод 8 заряжает конденсатор 11 цепи 9.

При появлении напряжения на конденсаторе 11 на выходе формирователя 12 формируется управляющее напряжение. которое :".реводит преобразователи 2 и 3 во второй;.,ежим работы. При этом коэффициент передачи преобразователя 2 уменьшается (например, в 3 раза). Напряжение с выхода фор,ирователя 12 уменьшает через резистор 15 напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 (например, в 3, 5 раза), следующий импульс сигнала на входе преобразователя 3 умeíüøàåòñÿ в 3 раза.

Постоянная времени разряда конденсатора 11 через входное сопротивление форчтобы к мол енту прихода следующего сигнального импульса на выходе формирователя 12 еще действовало постоянное напряжение. Так как сигнальный импульс на выходе преобразователя 2 и, следовательно, на инвертирующем входе усилителя 5 уменьшается в 3 раза, а постоянное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 уменьшается в 3,5 раза, то в момент действия сигнального импульса напряжение на неинвертирующем входе превышает напряжение на неинвертирующем входе и усилитель 5 вырабатывает второй импульс, затем третий и т,д. Эти импульсы подзаряжают конденсатор 11, на выходе формирователя 12 постоянное напряжение сохраняется, и сохраняется второй режим работы;

Поскольку во втором режиме работы коэффициент передачи преобразователя 2 уменьшается в 3 раза без изменения общего коэффициента передачи преобразователь 2 — преобразователь 3, то амплитуду сигнала на входе устройства можно увели5

30 чить в 3 раза при малых погрешностях преобразования.

При обратном уменьшении амплитудного значения сигнального напряжения во втором режиме работы, амплитуда напряжения на инвертирующем входе усилителя

5 становится в какой-то момент времени меньше напряжения на его неинвертирующем входе. Поэтому усилитель 5 Hp. вырабатывает отрицательный импульс от очередного сигнального импульса. При этом конденсатор 11 разряжается дс нуля и напряжение на выходе формирователя 12 скачком падает до нуля. Напряжение на делителе — резисторах 14, 15 и соответственно на неинвертирующем входе усилителя 5 увсличивается в 3,5 раза, устройство переходит в первый режим работы, амплитуда напряжения на выходе преобразователя 2 и соответственно на неинвертирующем входе усилителя 5 увеличивается в 3 раза. Но так

KBK напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 увеличивается в 3,5 раза, то это напряжение устойчиво превышает напряжение йа инвертирующем входе усилителя 5, и усилитель 5 перестает формировать отрицательные импульсы

Напряжение на выходе формирователя 12 сохраняется равным нулю, и устройство устойчиво работает в первом режиме работы.

На фиг.2 а — напряжение на выходе преобразователя 2, б — на .- инвертирующем входе усилителя 5, в — на неинвертирующем входе усилителя 5, г — на выходе усилителя

5, д — на конденсаторе 11. е — на выходе формирователя 12, Эпюры б и в изображены в меньшем масштабе.

Преобразователь 3 среднеквадратических значений с управляемым коэффициентом. передачи содержит {фиг.3) блок 17— собстве но преобразователь среднеквадратических значений, резисторы 18, 19 и реле 20.

Таким образом, наличие второго режима работы позволяет уменьшить погрешность п реобразования переменных напряжений с большим коэффициентом амамплитуды, Формула изобретения

Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее управляемые масштабный преобразователь и преобразователь среднеквадратического значения, последовательно соединенные между входной шиной и выходной шиной устройства, источник постоянного напряжения и дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобраэова1661655 ния переменных напряжений с высоким коэффициентом амплитуды, в него введены двухполупериодный выпрямитель, три pei зистора, конденсатор, интегрирующая, RCцепь и формирователь прямоугольного напряжения, причем выход управляемого масштабного преобразователя соединен че ез двухполупериодный выпрямитель с ин ертирующим входом дифференциального силителя, выход которого подключен к не нвертирующему входу через последовате ьно соединенные первые резистор и кон1 денсатор, выход дифференциального усилителя соединен через диод с входом интегрирующей RC-цепи, выход которой со- единен входом формирователя прямоугольного напряжения, выход которого соединен

5 с управляющим входами масштабного пре- . образователя и преобразователя среднеквадратических значений, а через последовательно включенные второй и третий резисторы с выходом источника посто10 янного напряжения, общие выводы второго и третьего резисторов соединены с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

1661655

Составитель E.Èëþøêèí

Техред М.Моргентал КоРРектоР Q,ÊðàBöoâà, Редактор Т.Юрчикова роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101

Заказ 2119 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Гос а уд рственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5