Устройство для измерения действующего значения напряжения

 

Ф м»

В.Г.Витковский, Ю.С.Мальцев, М,M.éeðíèí

6,, г=. ,/ ЪВ% (72), Авторы изобретения о (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУКЩЕГО

ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах и амперметрах переменного тока действующе-го значения, Известны преобразователи действу.ющего значения, в которых преобразуемый сигнал и сигнал обратной связи сравниваются по выделению тепла на компарирующем элементе, 1О

Известен преобразователь, содер" жащий входной ключ и ключ обратной связи, управляющие входы которых соединены. с парофазными выходами блока синхронизации, а выходы входного ключа и ключа обратной связи обьединены между собой и связаны с нагревателем, датчик температуры, соединенный со входом усилителя, индикатор. 20

Известное устройство имеет невысокую чувствительность и ограниченный: динамический диапазон входных сигналов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является. преобразователь действующего значения, в котором измеряемый сигнал и сиг-нал обратной связи сравниваются по действующему значению с промежуточ ным преобразованием: выделяемой тепловой мощности и мощности поглощения тепла. Измеряемый сигнал выделяет на нагревателе .тепло в некотором теплоизолированном объеме, которое, воздействуя на датчик температуры, приводит к активной работе охлаждающее устройство дп тех пор, пока вырабатываемое и поглощенное количество тепла не урав:няются . Сигнал, воздействующий на охлаждающее устройство, запоминается, Измеряемый сигнал отключается, и под-. ключается сигнал обратной связи, Охлаждающее устройство, воздействуя на датчик температуры, приводит к уве- .

:личению- сигнала в цепи обратной связи до тех пор, пока вырабатываемое

983559 4

25 зо

40 т

55 и поглощаемое количество тепла не уравняются

Недостатком преобразователя действующего значения является ограниченный частотный диапазон входных сигналов, обусловленный наличием ключа в цепи измеряемого сигнала за . счет паразитных реактивностей, вноси мых ключом. Кроме того, наличие ключа во входной цепи преобразователя не позволяет производить измерение без нарушения режима в цепи измеряемого сигнала, что ограничивает его применение при измерении токов.

Серьезным недостатком преобразователя.является низкое быстродействие, которое объясняется громоздкостью конструкции, связанной с необходимостью электрической изоляции датчика температуры с одной стороны и тепловым контактом с охладителем и нагревателем с другой стороны. Это увеличивает нагреваемую массу, а следовательно, и время установления всего устройства.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается

:тем, что в устройство для измерения действующего значения напряжения, со держащее нагреватель и термоэлектрический охладитель> установленные в тепловом контакте между собой, усилитель и блок управления, введены два переключателя, генератор импульсов, выход которого через формирователь соединен с охладителем и с замкнутым контактом первого переключате ля, разомкнутый контакт которого подсоединен к общей шине, переключаю щий контакт через усилитель подключен к переключающему контакту второго переключателя, разомкнутый контак которого подключен к общей шине, а замкнутый - к генератору импульсов, причем блок управления подключен к управляющим входам генератора импуль сов и переключателей, На фиг, 1 изображена блок схема преобразователя действующего значения напряжения, на фиг, 2 - вариант генератора импульсов, на фиг, 3 формирователь.

Устройство содержит нагреватель

1, yстановленный в тепловом контакте с термоэлектрическим охладителем

2, выход охладителя 2 связан с последовательно соединенными переключателем 3, усилителем 4 переменного тока, переключателем 5, генератором

6 импульсов и формирователем 7, Вы" ход формирователя 7 присоединен к входу термоэлектрического охладителя 2, разомкнутые контакты переключателем 3 и 5 присоединены к общей шине, а их управляющие входы и управляющий вход генератора 6 - к блоку 8 синхронизации.

Генератор Ь импульсов (фиг. 2) выполнен в виде последовательно соединенных запоминающего блока 9 и ключа 10, причем входом генератора 6 импульсов является вход запоминающего блока 9, а выходом - выход ключа 10, управляющим входом генератора импульсов 6 является управляющий вход ключа 10, формирователь 7 (фиг,3) выполнен в виде последовательно соединеннь>х генератора 11 тока и ключа 12, причем входом формирователя

7 является управляющий вход ключа

12> а выходом - выход ключа 12, Устройство для измерения действующего значения напряжения работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на нагреватель 1, Выделяемая тепловая мощность поглощается термоэлектрическим охладителем 2. Работа термоэлек трического охладителя 2 делится на два такта. В первом такте сигнал от термоэлектрического охладителя 2 поступает через переключатель 3 на усилитель 4 переменного тока и через переключатель 5 на генератор 6 импульсов, Во втором такте вход и выход усилителя 4 переменного тока через переключатели 3 и 5 замыкаются на общую цепь, корректируя тем самым усилитель 4 переменного тока путем разряда входных и выходных конденсаторов, Одновременно подается разрешающий сигнал на генератор 6 импульсов, Последний генерирует импульс с. вольтсекундной площадью, зависящей от уровня выходного сигнала термоэлектрического охладителя 2 в первом такте, Полученный сигнал формируется формирователем 7 и поступает на охладитель 2.

Протекающие физические процессы описываются следующими математическими выражениями, Количество тепла Q, выделившееся в течение двух тактов Т и Т равно

983 формула изобретения где - действующее значение тока через нагреватель;

R - сопротивление нагревателя, Количество тепла,Q<, поглощенное термоэлектрическим охладителем в течение второго такта равно

2П где - величина тока через охладитель

Т - длительность импульса тока охладителя во втором такте;

П -, коэффициент Пельтье.

Так как в состоянии равновесия

Q =Q, можно записать

° 1

n. (4+ 12) ; (y)

Следовательно, в качестве информативного параметра выходного сигнала можно использовать как длительность охлаждающего импульса, так и его амплитуду.

Если в качестве генератора 6 импульсов испольэовать преобразователь напряжения в длительность импульса, то выходным параметром преобразователя будет длительность ймпульса, пропорциональная квадрату действующего значения входного сигнала.

Для обеспечения малой паразитной амплитудой модуляции охлаждающих импульсов формирователь 7 может быть выполнен в виде последовательно соединенных генератора 11 тока и ключа 12 (фиг. 3), Ток, протекающий че- 35 рез охладитель 2, в этом случае не будет зависеть от электрических параметров охладителя 2 (сопротивления, термо-ЭДС).

559 6

Если генератор 6 импульсов выполнить в виде последовательно соединенных запоминающего блока 9 и ключа 10 (фиг. 2), то выходные импульсы генератора при постоянной длительности . будут иметь амплитудную модуляцию, . Предлагаемое устройство имеет более широкий, .по сравнению с извест ным, диапазон> что объясняется отсутствием в его входной цепи коммутаци" онных элементов, которые резко ограничивают частотный диапазон измеряемых сигналов.

Устройство для измерения действующего значения напряжения, содержащее нагреватель и термоэлектрический охладитель, установленные в тепловом контакте между собой, усилитель и блок управления, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два переключателя, генератор импульсов, выход которого через формирователь соединен с охладителем и с замкнутым контактом первого переключателя, разомкнутый контакт которого подсоединен к общей шине, переключающий контакт через усилитель подключен к переключающему контакту второго переключателя, разомкнутый контакт которого подключен к общей шине, а замкнутый - к генератору импульсов, причем блок управления подключен к управляющим входам генератора импульсов и переключателей.

9S3559

Составитель В.Гольцов

Редактор И,Николайчук Техред И.Тепер Корректор Н. Буряк ираж одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР йо делам изобретений и открытий

113035> Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 акаэ атент, г. жгород, ул. роектная, лиал