Преобразователь частоты в постоянное напряжение

 

682834

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТ ЕН И Я (11)

Союв Советских

Социалистических

Роспублил

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.06.77 (21) 2499484/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

G 01 К 19/22

"îñÓÀàÐñòâåííûé комитет (23) Приори е ссср (53) УДК 621.317.7 (088.8) ло делам изобрегений (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 и отк ы"ии (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (72) Авторы изобретения

H. С. Гуров и В. Н. Чувычин (71) Заявитель Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ЧАСТОТЪ1 В ПОСТОЯННОЕ

НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах аварийной автоматики энергосистем.

Известны преобразователи частоты в постоянное напряжение, содержащие полосовые фильтры (1), которые имеют на выходе постоянное напряжение или ток, пропорциональные частоте измеряемого напряжения.

Известные преобразователи имеют низкую точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты в постоянное напряжение, содержащий последовательно соединенные стабилизатор и частоточувствительный блок, например полосовой фильтр (2). Такой преобразователь также имеет узкий рабочий диапазон частот и нелинейную зависимость напряжения от частоты. В указанном преобразователе используется фазовая характеристика фильтра. Для обеспечения достаточной точности преобразования частоты требуется определенная крутизна фазовой характеристики фильтра. Но с увеличением крутизны фазовой характеристики уменьшается рабочий диапазон частот преобразователя.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот преобразователя. Для достижения этой цели, в преобразователь частоты в постоянное напряжение, содержащий последовательно соединенные стабилизатор и частоточувствительный блок, например полосовой фильтр, введены суммирующий и выходной элементы, и дополнительных по locoBblx фильтров с разными резонансными частотами и n+I бло10 ков преобразования фазы в постоянное напряжение, входы всех полосовых фильтров подключены на выход стабилизатора и на один из входов каждого блока преобразования фазы в постоянное напряжение, на

IÇ вторые входы которых подключены соответствующие выходы IIQJIocoBhlx фильтров, причем параллельно выходу каждого блока преобразования фазы в постоянное напряжение включена дополнительная после2у довательная цепь, состоящая из двух встречно соединенных диодов и источника опорного напряжения, а параллельно источнику опорного напряжения и одному диоду включен стабилитрон, аноды диодов

Kil æäoé упом янутой последовательной цепи через суммирующий элемент связаны с выходным элементом.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя частоты, в которой использовано три полосовых фильтра; на

682834 фиг. 2 — фазовые характеристики, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит стабилизатор 1, полосовые фильтры 2, 3, 4, блоки преобразования фазы в постоянное напряжение 5, 6, 7, источники опорного напряжения 8, 9, 10, диоды 11 — 16, стабилитроны 17, 18, 19, суммирующий элемент 20 и выходной элемент 21.

Преобразователь частоты в постоянное 10 напряжение работает следующим образом.

Напряжение Ui измеряемой частоты подается на вход стабилизатора 1. Напряжение U2 на выходе стабилизатора практически не зависит от изменения величины Ui 15 и от наличия во входном напряжении высших гармоник. При изменении частоты измеряемого напряжения изменяется фаза выходного напряжения фильтров. На выходе блоков преобразования фазы в постоян- 20 ное напряжение имеется постоянное напряжение, пропорциональное фазе <р выходных напряжений U3, U4, Us фильтров.

При частоте f(fz (см. фиг. 2) начинается изменение фазы выходного напряжения 25

U3 фильтра 2 и с ростом частоты растет напряжение U6. На выходе блока преобразования фазы в постоянное напряжение 5

U6 — — Йрь На выходах блоков 6 и 7 при этом напряжение отсутствует. До частоты 30

/=fz напряжение в точке а на выходе блока 5 равно напряжению источника опорного напряжения 8, так как Ug=k 4р (У,„2, и диод 11 закрыт. Напряжения в точках б и в также равны соответственно напряже- З5 ниям источников опорного напряжения 9 и

10. На выходе суммирующего элемента 20 имеется постоянное напряжение Ur, . 3UoÄÄ так как

40 ОПВ: ОПВ: ОП1В.

Когда частота измеряемого напряжения становится /)(ь напряжение на выходе блока 5 становится Ue=kqi)Uoaa, диод14 закрывается и в точке а имеется напряжение U6 —— k1<р . При изменении частоты в диапазоне fz(frizz напРЯжение на выходе суммирующего элемента 20

UI: =k,q, +2U,„.

Когда f = fIII напряжение ki(pi становится равным напряжению пробоя стабилитрона

17 и при дальнейшем увеличении частоты напряжение в точке а остается постоянным

H p2BHblM Ув — — Uo«.

Резонансные частоты фильтров выбраны таким образом, что в момент, когда U< ——

=ki ði — — U напряжение на выходе блока

6 становится равным

00 Э 2 2 7ОП8

При изменении частоты в диапазоне

fII(f(fIIz напряжение на выходе суммирующего элемента 20

Uc2 + 2 р2 + ОП

В момент f=fzzz, Ui;=2UoT, так как U«i ——

= У„2. При изменении частоты в диапазоне

Ут< f(ч напряжение на выходе суммирующего элемента 20

U . 2U«+ k ) рв.

В момснт f=fzv, U .. =30«.

Точность работы всей схемы определяется крутизной фазовых характеристик фильтров и стабильностью выполнения всех элементов. Относительная погрешность не зависит от количества фильтров. При необходимости количество фильтров может быть увеличено и таким образом еще более расширен рабочий диапазон частот.

Формула изобретения

Преобразователь частоты в постоянное напряжение, содержащий последовательно соединенные стабилизатор и частоточувствительный блок, например полосовой фильтр, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот и улучшения линейности зависимости напряжения от частоты, в него введены суммирующий и выходной элементы, и дополнительных полосовых фильтров с разными резонансными частотами и и+1 блоков преобразования фазы в постоянное напряжение, входы всех полосовых фильтров подключены к выходу стабилизатора и к одному из входов каждого блока преобразования фазы в постоянное напряжение, к вторым входам которых подключены соответствующие выходы полосовых фильтров, причем параллельно выходу каждого блока преобразования фазы в постоянное напряжение включена дополнительная последоBàòåëüная цепь, состоящая из двух встречно соединенных диодов и источника опорного напряжения, а параллельно источнику опорного напряжения и одному диоду вкл очен стабилитрон, аноды диодов каждой упомянутой последовательной цепи через суммирукпций элемент связаны с выходным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1287620, кл. Н ЗА, 1968.

2. Фабрикант В. Л. и др. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. М., «Высшая школа», 1974, с. 198 — 207.

682834

Фиг. 1 г ! ! ! ! ! !

1 !

Ул 1д../дг

Роз 2

Составитель В. Ваганов

Редактор В. Девятов

Корректор И. Позняковская

Заказ 2016/20 Изд. № 536 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2