Преобразователь действующего значения напряжения

 

Союэ Советскмк

Соцналнстмческих

Реслублнн

О П И С А Н И Е ц951158

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 10.07.80 (2Ф) 2955781/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)M. Кл.

G 01 R 19/02! ваудервтвеньй кемнтет

СССР ае авлам взебретеннй в еткрытнв

Опубликовано 15.08.82. Бктллетень М 30

Дата опубликования оннсания 15.08.82 (53) УДК 621.317. .372 (088.8)

I (72) Авторы изобретения

В. С. Попов и В. И. Исаев (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение предназначено для использования в электроизмерительной технике, в частности для построения аналоговых и цифровых вольтметров действующего значения переменного напряжения.

Известен преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий соединенные последовательно двухполупериодный выпрямитель, кусочно-линейный квадратический преобразователь и фильтр нижних частот (1).

Однако у известного устройства недостаточная точность преобразования при сложном конструктивном выполнении устройства.

Из известных преобразователей действующего значения наиболее близким по технической сущности является преобразователь действующего значения напряжения, содержащий усилитель рассогласования, инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первой управляемой проводимости, первого и второго, резисторов, а выход— с управляющими входами первой и второй управляемых проводимостей, инвертирующий усилитель, вход которого через вторую уп равляемую проводимость соединен с входной шиной устройства н вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок — с выходной шиной устройства (23.

Недостатком этого устройства является по1О явление на входе фильтра нижних частот составляющих напряжения, пропорциональных первой степени переменной и постоянной час.тей входного напряжения, что в свою очередь, приводит к резкому уменьшению точности преобразования и снижению быстродействия при подавлении переменной составляющей на пряжения увеличением постоянной времени фильтра нижних частот.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя прн сохранении точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь действующего значения напряжения, содержащий усилитель рассогласования, 3 9511 инвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первой управляемой проводимости, первого и второго резисторов, а выход — c управляющими входами первой и второй управляемых проводимостей, инвертирующий усилитель, вход которого через вторую управляемую проводимость соединен с входной шиной устройства и -вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот,10 аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок — с выходной шиной устройства, дополнительно введены инвертирующий преобразователь напряжения в ток и два разнополярных источника опорных налряжений, причем источник отрицательного опорного напряжения соединен со вторым выводом первой управляемой проводимости, источник положительного опорного напряжения соединен со вторым выводом второго резистора, а инвертирующий преобразователь напряжения в ток включен между входной шиной устройства и входом инвертирующего усилителя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Преобразователь действующего значения напряжения содержит входную шину 1, резистор 2, включенный между входной шиной 1 и инвертирующим входом усилителя 3 рас- 30 согласования, резистор 4, включенный между выходом опорного источника 5 положительного напряжения и инвертирующим входом усилителя 3, две идентичные управляемые проводимости 6 и 7, первая из которых (6) представляет собой проводимость канала полевого транзистора 8, включенного между выходом опорного источника 9 отрицательного напряжения и инвертирующим входом усилителя 3 и управляемого через цепочку 4@ линеаризирующих резисторов 10 и 11, включенную между выходом усилителя 3 и выходом источника 9, а вторая (7) представляет собой проводимость канала полевого транзистора 12, включенного между входной ши- 4 ной 1 и входом инвертирующего усилителя

13 (усилитель 14 с резистором 15 в цепи

ООС по напряжению) и управляемого через цепочку линеаризирующих резисторов 16 и

17, включенную между выходом усилителя

3 и входной шиной 1, инвертирующий преобраз ратель напряжения в ток 18 (содержащий и усилитель 19, и соединенные последовательно резисторы 20 — 22, объединенные.выводы которых подключены соответственно к входу и выходу усилителя), включенный между входной шиной 1 и входом инвертирующего усилителя 13, к выходу которого подключены последовательно соединенные

58 4 фильтр 23 нижних частот (ФНЧ), аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 24, вычислительный блок (ВБ) 25.

Устройство работает следующим образом.

Под действием выходного напряжения усилителя рассогласования 3 проводимости двух идентичных полевых транзисторов 8 и 12 модулируются таким образом, чтобы сохранить напряжение на инвертирующем входе усилителя 3 близким к нулю, т.е, компенсировать приращение напряжения на входе усилителя за счет тока, протекающего через резистор 2 и .пропорционального входному напряжению Овх путем изменения тока, протекающего через канал полевого транзистора 8.

В результате переменная составляющая проводимости канала транзистора 8 ф определяется из выражения где Š— напряжение опорного - источника отрицательного напряжения;

К2. — сопротивление резистора 2.

Постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра 23 ФНЧ возникает за счет модуляции управляемой проводимости канала транзистора 12 переменным входным напряжением. Постоянная составляющая тока, пропорциональная квадрату действующего значения входного напряжения Овх и протекающая через канал транзистора -12 равна

1=Об „ф; Этот ток преобразуется преобразователем 13 в постоянное напряжение

О ь„„х =I R45=UQR45 Отсюда с учетом (1) получаем Овых

R<5 Us x

ЬЫх ря

I где R15 — сопротивление резистора 15.

После аналого-цифрового преобразования

Овых и извлечения корня квадратного с помощью ВБ 25 окончательно получаем числовой результат, указывающий действующее значение входного напряжения.

Введение инвертирующего преобразования напряжения в ток позволяет увеличить быстродействие преобразователя (в 2, раза) и одновременно расширить его функциональные возможности, исключает дополнительную составляющую погрешности преобразования, вызванную наличием в измеряемом переменном напряжении постоянной составляющей.

Формула изобретения

Преобразователь действую пего значения напряжения, содержащий усилитель рассогла

ВНИИПИ . Заказ 5936/48 Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патенг", r. Ужгород, ул. Проекгная,4

5 9 сований, инвертирующий вход которого сое- . динен с первыми выводами первой управляемой проводимости, первого и второго резисторов, а выход — с управляющими входами первой и второй управляемых проводимостей, инвертирующий усилитель, вход которого через вторую управляемуто проводимость соединен с входной шиной устройства и вторым выводом первого резистора, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок — с выходной шиной устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него дополнительно введены инвертирующий преобразователь напряжения в ток и два раэно51158 6 полярных источника опорных напряжений, . причем источник отрицательного опорного напряжения. соединен с вторым выводом первой управляемой проводимости, источник положительного опорного напряжения соединен с вторым выводом второго резистора, а инвертирующий преобразователь напряжения в ток включен между входной шиной устройства и входом инвертирующе о ro усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Губарев В. И., и др. Аналого-цифровые измерительные преобразователи переменного тока. Киев, Техника, 1979, с. 95.

2. Авторское свидетельство СССР й"- 741167, кл. G 01 R 19 02, 30.03.78 (прототип).