Устройство для преобразования эффективных значений напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при высокоточном преобразовании эффективных значений напряжения в эквивалентное постоянное напряжение. Изобретение позволяет повысить точность преобразователя. Устройство содержит входную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 1 и подогревателя термопреобразователя 2. Выходные цепи термопреобразователей 2 и 3 соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и входом усилителя 4, выход которого соединен с первым входом первого блока 5 суммирования, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя 6, через последовательно соединенные резисторы 8 и 9 с выходом второго операционного усилителя 10 и третьим входом блока 5 суммирования, через последовательно соединенные ограничительный резистор 7 и подогреватель термопреобразователя 3 с общей шиной. Конденсатор 11 подключен параллельно резистору 9, инвертирующий вход операционного усилителя 10 соединен с общими выводами резисторов 8 и 9, неинвертирующие входы операционных усилителей 6 и 10 соединены с общей шиной. Устройство содержит также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, три цифро-аналоговых преобразователя (ЦАП) 15, 16 и 20, два постоянных запоминающих устройства (ПЗУ) 18, 19, блок 13 вычитания, инвертор 17 и второй блок 14 суммирования. При этом выход первого операционного усилителя 6 соединен со входом АЦП 12, первым входом блока 13 вычитания, первым входом второго блока 14 суммирования и первым аналоговым входом первого ЦАП 15, второй аналоговый вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя 10, а выход соединен со вторым входом блока 14 суммирования. Выход второго ЦАП 16 соединен со вторым входом блока 13 вычитания, выход которого соединен со входом инвертора 17 и первым аналоговым входом третьего ЦАП 20, второй аналоговый вход которого соединен с выходом инвертора 17, а выход соединен с третьим входом блока 14 суммирования. Выходы АЦП 12 соединены со входами второго ЦАП 16 и входами ПЗУ 18 и 19, выходы которых соединены соответственно с цифровыми входами первого и третьего ЦАП 15 и 20. Выход второго блока 14 суммирования является выходом устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1379746 (21) 4476972/24 (22) 11.08.88 (46) 30.08.91. Бюл, N 32 (72) В,П.Киселев (53) 681.325 (088.8), (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1379746, кл, G 01 R 19/03, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть испольэо„„Я3 „„1674365 А2 (я) Н 03 M 1/06; G 01 R 19/03 вано при высокоточном преобразовании эффективных значений напряжения в эквивалентное постоянное напряжение, Изобретение позволяет повысить точность преобразования, Устройство содержит входную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 1 и первого термопреобразователя 2. Выходные цепи термопреобразователей 2 и 3 соединены последовательно и включены между шиной нулевого потенциала и входом усилителя 4, выход которого соединен с первым входом первого блока 5 суммирования, второй вход

1I 6 14365 которого соединен с выходом первого операционного усилителя 6, через последовательно соединенные резисторы 8 и 9 — с выходом второго операционного усилителя

10 и третьим входом блока 5 суммирования, через последовательно соединенные ограничительный резистор 7 и термопреобраэователь 3 — с общей шиной. Конденсатор 11 подключен параллельно резистору 9, инвертирующий вход операционного усилителя

10 соединен с общими выводами резисторов 8 и 9, неинвертирующие входы операционных усилителей 6 и 10 соединены с общей шиной; Устройство содержит также акалаго-цифровой преобразователь (АЦП) 12, три цифроаналоговых преобразователя (ЦАП)

15; 16 и 20, два постоянных запоминающих

: устройства (ПЗУ) 18, 19 блок вычитания, инвертор 17 и второй блок 14 суммирования. При этом выход первого операционного усилиИзобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при высокоточном преобразовании эффективных значений напряжения в эквивалентное постоянное напряжение.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит резистор 1 цепи прямого преобразования сигнала, первый термопреобразователь 2, второй термопреобраэователь 3, усилитель 4 (постоянного напряжения), первый блок 5 суммирования (реэистивный токовый сумматор), первый операционный усилитель. б, ограничительный резистор 7, первый и второй резисторы

8 и 9, второй операционный усилитель 10, конденсатор 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, блок 13 вычитания (суммирующий усилитель), второй блок 14 суммирования (суммирующий усилител ь), первый и второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15 и 16, инеертор 17 (инвертирующий усилитель), первое и второе постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 18 и 19 и третий цифроаналоговый преобразователь 20.

Устройство работает в соответствии с известным способом вэаимообратных преобразований. Поступающее на вхадустройства напряжение произвольной формы вызывает нагрев термапреабразователя 2 цепи прямого преобразования сигнала и появление на его выходе неуравновешенного теля б соединен со входом АЦП 12, первым входом блока 13 вычитания, первым входом второго блока 14 суммирования и первым аналоговым входом первого ЦАП 15, второй аналоговый вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя 10, а выход соединен с вторым входом блока 14 суммирования. Выход второго ЦАП 16 соединен с вторым входом блока 13 вычитания, выход которого соединен с входом инвертора 17 и первым аналоговым входом третьего

ЦАП 20, второй аналоговый вход которого соединен с выходом инвертара 17, а выход соединен с третьим входом блока 14 сурмироеания, Выходы АЦП 12 соединены с входами второго ЦАП 16 и входами ПЗУ 18 и 19, выходы которых соединены соответственно с цифровыми входами первого и третьего

ЦАП 15 и 20. Выход второго блока 14 суммирования является выходом устройства. 1 ил. напряжения постоянного тока, воздействующего на вход усилителя 4, с выхода которого усиленный сигнал поступает на первый вход блока 5 суммирования и усиливается вторым усилительным каскадом контура компенсирующей отрицательной обратной связи. Усиленное напряжение постоянного тока, снимаемое с выхода операционного усилителя б, вызывает нагрев термопреобраэоеателя 3 цепи обратного преобразования сигнала, появление на его выходе напряжения постоянного тока, которое уменьшает неуравновешенный сигнал, воздействующий на вход усилителя 4. Выход15 ное напряжение операционного усилителя б поступает одновременно в контур местной положительной обратной связи, образованной первым выводом резистора 8, выходом операционного усилителя 10, третьим ехо20 дом блока 5 суммирования и выходом операционнаго усилителя 6. Для принятого для .этого контура коэффициента передачи на постоянном токе, равного единице, коэффициент усиления второго каскада усиления

25 усилителя рассогласования стремится к бесконечности, а устойчивость преобразователя обеспечивается выбором достаточно большого значения емкости конденсатора

11. По окончании переходного процесса при

30 одинаковых параметрах цепей прямого и обратного преобразования сигналов постоянное напряжение на выходе второго операционного усилителя 6 равно эффективному значению входного напряже35

16Т4365 ния произволной формы. При таком построении схемы устройство обладает хорошей устойчиГ востью, низким уровнем собственных шумов и малой статической погрешностью преобразования, что позволяет значительно расширить динамический диапазон . в сторону малых входных напряженйй. Дополнительно введенные узлы позволяют уменьшить вторую составляющую погрешность преобразования устройства, обусловленную неидентичностью степенных коэффициентов термопреобразователей, а также неодинаковым их изменением в зависимости от положения рабочей точки. В предлагаемом устройстве весь диапазон изменения выходного напряжения разбит на

Nучастков,,количество которых равно 2, где к — число разрядов АЦП 12. Напряжение на выходе блока 13 вычитания изменяется линейно от нуля до значения, равного весу младшего разряда АЦП 12, от начала к концу каждого иэ участков разбиения, Гочность измерения повышена благодаря тому, что калибровка преобразователя производится не в одной точке, как обычно, а в двух точках (начале и конце) каждого из N участков после проведенияобщей начальной калибровки в одной точке регулировкой резистора 7 и/или подстройкой коэффициента передачи второго блока 14 суммирования. При этом вначале программированием первого ПЗУ

18 выбирается до минимума погрешность для начала каждого участка, за исключением первого, затем программированием второго ПЗУ 19 производится сопряжение (значений погрешности) на стыках участков, точность второй регулировки в N раз выше первой, что позволяет практически полностью устранить "скачки" погрешности на стыках участков и таким образом снять. ограничение на использование устройства в приборах с применением структурных методов повышения точности. В устройстве использованы .цифроаналоговые преобразователи типа 572 ПА1, переключатели аналоговых сигналов 564 Кп1 (включены перед входами опорного напряжения

ЦАП 15 и 20 для получения двухвходовых

ЦАП), постоянные запоминаюшие устройства типа 573 РФ2, АЦП типа 572 ПВЗ, у которого задействуется необходимое количество старших разрядов.

5 . читания, первым входом второго блока сум10

20 стоянных запоминающих устройств, 25 выходы которых соединены соответственно ходной шиной.

Усовершенствование прототипа, обладающего малой статической погрешностью преобразования, обеспечивает получение высокой точности преобразования также в большом динамическом диапазоне при снижении требований к идентичности термопреобраэователей, что, в свою очередь, позволяет использовать их при рабочих токах вплоть до номинального значения и даже больше номинального без снижения точности измерений, но при условии наличия надежной защиты термопреобразователя цепи прямого преобразования сигнала от перегрузки, Формула изобретения

Устройство для преобразования эффективных значений напряжения по авт.св. М

1379746, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, введены в него аналого-цифровой преобразователь, два постоянных запоминающих устройства, три цифроаналоговых преобразователя, блок вычитания, инвертор и второй блок суммирования, при этом выход первого операционного усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первым входом блока вымирования и первым аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, второй аналоговый вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, а выход соединен с вторым входом второго блока суммирования, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом инвертора и первым аналоговым входом третьего цифроаналогового преобразователя, второй аналоговый вход которого соеди1 нен с выходом инвертора, а выход соединен с третьим входом второго блока суммирования, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразователя и входами первого и второго пос цифровыми входами первого и третьего цифроаналоговых преобразователей, выход второго блока суммирования является вы