Преобразователь действующего значения несинусоидального напряжения в частоту

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 742813 (61) Дополнительное к нвт. свид-ву (22) Заявлено 26.04 76 (2! ) 2358540/18-21 (5! )М. Кд. с присоединением заявки №

G 01 Я 19/!8

Государственный комитет (28) Приоригет— по делам изабретенкй и открытий

Опубликовано 25.06.80. Ыоллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 25.06.80 (53 ) УД К 621.317..7 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Беспалов, Ю. А. Скрипник и В. А. Хомяк (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к электроизмсрительной технике и может быть использовано для преобразования действующего значения несинусоидального напряжения или тока в пропорциональное значение частоты периодического напряжения. 5

Известны преобразователи действующего значения переменного напряжения в частоту, выполненные на основе одного квадратичного преобразователя с периодическим переключением преобразуемого напряжения (тока) и напря- 1о жения цепи обратной связи на его входе (1).

Однако такие устройства являются малочувствительными.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь

15 действующего значения несинусоидального напряжения в частоту, содержащий точный инерционный преобразователь, состоящий из последовательно включенных переключателя, термо20 преобразователя, усилителя, синхронного детектора, цепь управления которого и цепь управления переключателя соединены с генератором низкой частоты, быстродействующий грубый линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, выход которого, так же как и выход точного инерционного преобразователя, подсоединен к входам сумматора, преобразователь постоянного напряжения в частоту и обратный преобразователь частоты в напряжение (2J.

Недостатком этих устройств является малое быстродействие из-за низкой частоты переключения (0,5 — 1 Гц), что обусловлено большой тепловой инерционностью электротепловых преобразователей. Кроме того, в замкнутых схемах преобразования, в которых реализуется глубокая отрицательная обратная связь, существенно понижена результирующая чувствительность преобразования. Поэтому известные устройства прн своей высокой точности не могут быть использованы для преобразования быстро . меняющихся величин в высокочувствительных информационно- изме ритсльных системах.

1(ель изобретения — повышение чувствительности преобразователей несинусоидальных иа35

3 . 74 пряжений и токов в частоту при сохранении высокой точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе действующего значения несинусоидального напряжения в частоту, содержащем точный инерционный преобразователь, состоящий из последовательно включенных переключателя, термопреобразователя, усилителя, синхронного детектора, цепь управления которого и цепь управления переключателя соединены с генератором низкой частоты, быстродействующий грубый линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, выход которого, также как и выход точного инерционного преобразователя, подсоединены к входам сумматора, преобразователь постоянного напряжения в частоту и обратньй преобразователь частоты в напряжение, к выходу сумматора подключен преобразователь постоянного напряжения в частоту, выходная клемма которого соединена через обратный преобразователь частоты в напряжение с первым входом переключателя; второй вход которого связан с входной клеммой устройства и входом быстродействующего грубого линейного преобразователя.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит переключатель 1, низкочастотный генератор 2, термопреобраэователь 3, усилитель низкой частоты 4, синхронный детектор 5, сумматор 6, квадратичньй преобразователь 7, усилитель 8 постоянного тока, корнеизвлекающая схема 9, преобразователь 10 постоянного напряжения в частоту, обратный преобразователь 1 l частоты в напряжение, делитель 12 постоянного напряжения, точный инерционный преобразователь 13, быстродействующий грубый линейньй преобразователь 14.

Преобразуемое напряжение 0 и выходное напряжение обратного преобразователя U2 поступают на переключатель 1, который управляется низкочастотным генератором 2. При непре. рывной работе переключателя с частотой, значительно меньшей частоты преобразуемого напряжения, на выходе термопреобраэователя 3 появляется переменная составляющая частоты коммутации. Амплитуда этого напряжения пропорциональна разности квадратов напряжений 0 и U2

Напряжение частоты коммутации усиливается усилителем 4 и выпрямляется синхронным детектором 5. Выпрямленное напряжение

03 $1 (01 02)

2. где S — крутизна преобразования одноканального тракта сравнения 1 — 5, поступает с выхода преобразователя 13 на один вход сумматора 6.

2813 А

На второй вход сумматора воздействует выходное напряжение линейного преобразователя

14 действующего значения, выполнешгого, например в виде последовательно соединенных квадратора 7, усилителя 8 и корнеизвлекающей

5 схемы 9. Поэтому выходное напряжение линейного преобразователя

04 = $20>, где $2 — крутизна его преобразования по дей10 ствующему значению.

Суммарное напряжение U = 0з + U4 воздействует на преобразователь 10 постоянного напряжения в частоту. т = $з (0з + 04)

l5 где $з — крутизна преобразования частотного преобразователя.

С помощью обратного преобразователя 11 значение выходной частоты преобразуется в напряжениее

20 где $4 — крутизна обратного преобразователя.

При достаточно большой крутизне преобразования одноканального тракта сравнения ($,))$2) автоматически происходит выравнивание мощностей, выделяющихся в нагревателе термопреобразователя 3. Таким образом (Е 0 ) =(М202) =(kS4f) или f = S 0ц

4 где 0 — действующее значение преобразуемого напряжения.

Для повышения чувствительности и быстродействия всего преобразователя крутизна обратного преобразования выбирается из условия

$4

1 . В этом случае выходная час$2$4 тота f = k$2$sU а сравниваемые напряже:"11 ния равны (02 = U ). При отклонении крутизны преобраэовайия линейного преобразователя напряжения $2 и частотного преобразова4о " $з от "0 " D значений "ep © равенство сравниваемых напряжений (U чь02).

Ят

Разностное напряжение 0з восстанавливает первоначальное значение частоты f, соответствующее деиствующему значению преобразуемого

4 напряжения U- .

Я

Так как коммутационное преобразование осуществляется только в канале преобразования погрешности, то быстродействие всего преобразователя в основном определяется неточным, но быстродействующим линейным преоб. разователем 7, 8, 9. Чувствительность преобразования может быть высокой, так как отрицательная обратная связь действует по погрешности преобразования, а не по преобразуемой величине, При сильных искажениях формы преобразуемого напряжения возчикает дополнительная погрешность из-за огранлченной полосы пропускания быстродействующего линейного пре5 7428 образователя, например преобразователя, с квадратором и корнеиэвлекающей схемой на полупроводниковых диодах. Однако одноканальная схема сравнения вырабатывает корректирующее напряжение 0э, которое восстанавливает номинальное значение крутизны преобразования

52 ВЗ

1 по действующему значению

Sg преобразуемого напряжения.

В ряде случаев схему преобразователя мож- <о но существенно упростить. Так крутизна преобразования постоянного напряжения в частоту S> может быть стабилизированна местной отрицательной обратной связью. Поэтому высокая точность всего, преобразования обеспечивается при 15 стабилизации крутизны. преобразования только быстродействующего линейного преобразователя S>. Для этого в схему преобразователя дополнительно вводится делитель 12 постоянного напряжения, входом подключенный к выходу сумматора 6. Выход делителя напряжения соединен с одним из входов автоматического переключателя (входом со стороны цепи обратной связи).

Коэффициент деления делителя напряжения

12 К„выбирается равным номинальному значению крутизны преобразования быстродействующего линейного пРеобразователя (Ко=Яр).

В этом случае U = — = .ф = О и разностное напряжение 0з Отсутствует (0з=0). за

При изменении $ нарушается равенство коммутируемых напряжений по действующему значению и вырабатывается разностное напряжение 0з, которое автоматически компенсирует погрешность преобразования переменного напряжения в постоянное. При использовании стабильного частотного преобразователя 10 надобность в обратном преобразователе 11 (преобра3 6 эоцагеле частопл в дсйлвуюшсе зла синс напряжения) отпадает.

Формула изобретения

Преобразователь действующего значения несинусондального напряжения в частоту, содержащий точный инерционный преобразователь, состоящий нэ последовательно включенных переключателя, термопреобразователя, усилителя, синхронного детектора, цепь управления которого и цепь управления переключателя соединены с генератором низкой частоты, быстродействующий грубый линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, выход которого, также как и выход точного инерционного преобразователя, подсоединены к входам сумматора, преобразователь постоянного напряжения в частоту и обратный преобразователь частоты в напряжение,отличающийся тем,что,с целью повышения чувствительности, к выходу сумматора подключен преобразователь постоянного напряжения в Частоту, выходная клемма которого соединена через обратный преобразователь частоты в напряжение с первым входом переключателя, второй вход которого связан с входной клеммой устройства и входом быстродействующего грубого линейного преобразователя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Догановский С. А. Устройства запаздывания и их применение в автоматических системах. М., "Машиностроение", 1966, с, 266.

2. Авторское свидетельство СССР М 238003, кл. G 01 R 19/18, 1968.

742813

Составитель В. Ваганов

Техред Р.Олиян

Редактор 3. Шубенко

Корректор Е. Папп

Подписное

Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3612/12

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