Преобразователь отношения двух переменных напряжений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 742812

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 I ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 27.05.77 (21) 2488790/18-21 (51 } М. Кл.

6 01 R 19/10 с присоединением заявки №вЂ”

Воударстеоиный комитет (28) Приоритет йо делам изобретеиий н открытий

Опубликовано 25 06 80. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06.80 (53 } УД3(621.317..7 (088.8) (72) Автор изобретения

Р. M. Фельдберг

Ордена Ленина институт проблем управления (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ

ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных измерительных приборах, например мостах переменного тока, преобразователях параметров многоэлементных двухполюсников, в измерителях характеристик четырехполюсников, 5 в устройствах контроля, а также для решения других измерительных задач.

Известно устройство для измерения отношения двух переменных напряжений, содержащее

10 электронный усилитель, на входе и выходе которого включены два синхронно работающих переключателя, а также включающий в себя схему. автоматического регулирования усиления того же усилителя, подключенную к нему через !

5 пиковый детектор с фильтром (1).

Однако это устройство при сравнительной простоте имеет низкую точность измерения, обусловленную инерционностью схемы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для преобразования отношения двух переменных напряжений, содержащее схему сравнения токов, образцовый и регулируемый элементы, источник опорного напряжения и усилитель (2!.

Однако и это устройство имеет низкое быстродействие и узкий частотный диапазон, обусловленные алгоритмом преобразования, который заложен .в основу работы устройства.

Целью изобретения является повышение точности, быстродействия и расширения диапазона частоты.

Поставленная цель достигается тем, по в преобразователь отношения двух переменных напряжений, содержащий фильтр нижних частот, ко входу которого подключен вход элемента сравнения, и последовательно соединенные источник опорного напряжения, сумматор, регулируемый элемент, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнешгя, и усилитель с образцовым элементам в цепи обратной связи, введены второй регулируемый и второй образцовый элементы, последовательно соедтшенные второй усилитель, отарой сумматор, второй элемент сравнения и третий сумматор, выход которого подключен

742812 к управляющему входу второго регулируемо. го элемента, причем выход сумматора через второй регулируемый элемент соединен со входом второго усилителя, выход усилителя подключен ко второму входу второго сумматора и Ко второму входу второго элемента сравне.ния, выход элемента сравнеши связан со вторым входом третьего сумматора, а выход второго сумматора со входом фильтра нижних частот и через второй образцовый элемент связан со входом второгО усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя отношений двух переменных напряжений, Устройство содержит элемент 1 сравнения, фильтр 2 нижних частот, регулируемый элемент ", усилитель 4, образцовый элемент 5, cyI,гматор 6 источник / опорного напряжения усилитель 8. регулируемый элемент 9, сумматор 10,. элемент 11 сравнения, образцовый элеме1»г 12 H с:,ч-„.*,матор 13.

Устройство работает следующим образом, Входные сигвацтл поступают Ба входы элемента 1 сравнения, причем б, непосредственно, а Ьг чеРез пеРвь1А сУмматОР 6 H yIIPBBHIGMBIH масштабный преобразователь (УМН), состо. нщий из первого усилителя 4, второго усилителя 8, первого к второго регулируемых элементов 3 H 9., Образцовых элементов 5 и 12 и второго сумм ropa 10. При равенстве регулируемых элементов 3 и 9 в УЫ11 достигается итерационный эффект, заключаюгцийсн B уменьшении погрешности преобразования.

Наг1рнжение 0 ка выходе УПМ равно сумме напряжений бз и 1Л соответственно с выxoIg llcpBoI o усилителя 4 и BTopoI 0 усилителя 8.

О,-=Ug+Ur (1)

° Ro 1

1 з = — юг,,, 1 (2) (1+ /Ю) (1+ /kЮг) где k -- коэффициент усиления усилителя при разомкнутой петле обработанной связи;

11 . 8 — — Рг

Ro + Л; "о + Вг

Подставляя (2) и (3) в (1) можно получить

=-«1гр, III (4) Выходной сигнал элемента 1 сравнения регулирует коэффициент передачи УМП до тех пор, пока сигналы на входах элемента 1 не будут равны. регулирование коэффициента передачи УМП Осуществляется путем изменения значений регулируемых элементов 3 и 9. В зависимости от вида элемента 1 сравнение может производитьсн по действующим, средкевыпрнмленным и амплитудным значениям. Коэффициент передачи УЫП в установившемся режиме

РаВЕН ОТКОШЕНИЮ ВХОДКЫХ СИГКЗЛОВ 0 И Ог .

Для одновременного измерения и регулирования коэффициента передачи УМП на его вход ) поступает суммарный сигнал, состоящий из суммы сигнала источника опорного напряжения Uo и входного сигнала Ог, причем элемент 1 нечувствителен к сигналу Uo. Постоянкан составляющая напряжения с выхода УМП через фильтр пижшж частот поступает на выход устройства.

tU(8 (в = Uoр 1 g, (5)

1 1 И где б — -1 (1+ — ° — )

+ /(ф Я 1 - /k1I

Из (5) следует, что если BI = Яг, то погрешность преобразования умекьшаетсн в kpI раз.

Равенство значений регулируемых элементов ÂI и R, устанавливается при помощи дополнительного элемента 11 сравнения. Напряжения с выхода первого усилителя 4 и второго сумматора 10 поступают на вход дополнительного элемента 11 сравнения, выходной сигнал которого через третий сумматор 13 управляет регулируемым элементом 9 до равенства сигналов на входах дополнительного элемента 11 сравнения. Дополнительный элемент 11 сравнения представляет собой эдемент сравнения постоянных напряжений. Из (5) следует, что погрешность предлагаемого преобразователя отношения по сравнению с. известным уменьшается в kpl раз.

В качестве регулируемых элементов 3 и 9 можно использовать, например фоторезисторные оптроны, которые отличаются от других регулируемых элементов, таких как диоды, транзисторы и т.п. гальванической развязкой сигнальной кепи и цепи управления и малым уровнем нелинейных искажении. Однако фоторезисторные оптрокы имеют малое быстродействие„порядка 10 — 100 мкс, которое и опрецелнет быстродействие устройства. Для повышения быстродействия устройства в качестве регулируемых элементов можно использовать транзисторные октроны или другие быстродействующие элементы, например полевые транзисторы с быстродействием порядка 001 — 10 мкс.

Однако зти элементы имеют существенно нелинейную волы-амперную характеристику, т.е. создают большой уровень нелинейных искажений. Нелинейные искажения, вносимые регулируемым элементом 3 в напряжение Uz, как следует из (5), уменьшается в Д раз. Поэтому в качестве регулируемого элемента 3 можно использовать быстродействующие элементы.

742812

Подписное

ЦНИИПИ Заказ 3612/1-2 Тираж 1019

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из (4) следует, что напряжение Оэ с выхода усилителя 4 в k раз больше напряжения 0 с выхода усилителя 8, т.е. напряжение 0э с погрешностью /kp определяет значение налря1

1 жения 0 . Поэтому быстродействие устройства определяется быстродействием регулируемого элемента 3, а точность — линейностью регулируемого элемента 9, причем точность преобразования в момент переходного процесса обратно пропорциональна величине изменения входных сигналов.

Формула изобретения

Преобразователь отношения двух переменных 5 напряжений, содержащий фильтр нижних частот, ко входу которого подключен вход элемента сравнения, и последовательно соединенные источник опорного напряжения, сумматор, регулируемый элемент, управляющий вход которого со- уп единен с выходом элемента сравнения и усилитель с образцовым элементом в цепи обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения днаназона частот, в него введены второй регулируемый и второй образцовый элементы, последовательно соединенные второй усилитель, второй сумматор, второй элемент сравнения и третий сумматор, выход которого подключен к управляющему входу второго регулируемого элемента, причем выход сумматора через второй регулируемый элемент соединен со входом второго усилителя, выход усилителя подключен ко второму входу второго сумматора и ко второму входу второго элемента сравнения, выход элемента сравнения связан со вторым входом третьего сумматора, а выход второго сумматора со входом фильтра нижних частот и через второй образцовый элемент связан со входом второго усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 117989, кл. G 01 8 19/10,.!959.

2. Авторское свидетельство СССР N 540220, кл. G 01 8 19/10, 1976.