Преобразователь действующего значения напряжения переменного тока в постоянное

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<в991319 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 010481 (21) 32б7785/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230183. Бюллетень ¹ 3 з1УМ Кл з

G 01 Н 19/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 317. . 72 (088. 8) Дата опубликования описания 230183 (72) Авторы изобретения

С.A. Андрусяк и B.È. Матвиивт "Х, 1

Р

/ :с„. (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых и цифровых измерительных преобразователях переменного напряжения инфранизких частот. .Известен измерительный преобразователь переменного напряжения произвольной формы в постоянное по уровню действующего значения, содержащий сигнальный термопреобразователь, нагреватель которого одним иэ выводов подсоединен через конденсатор к входной шине устройства, компенсаци-. онный термопреобразователь (ТП), усилитель постоянного тока, к входу которого подсоединены последовательно встречно включенные выходы ТП, источник напряжения постоянного то.ка,,последовательно соединенные квадратор, сумматор и корнеизвлекающий блок, -причем вход квадратора соединен с выходом усилителя, второй вход сумматора подсоединен к источнику напряжения постоянного тока, выход сумматора соединен с входоьа"корнeизвлекающего блока, выход которого включен на нагреватель сигнального

ТП, а нагреватель компенсационного

ТП через последовательно соединенный с ним резистор подключен к источнику напряжения постоянного тока,второй вывод сигнального ТП подсоединен к второй входной шине устройства Г1), Недостатком такого преобразователя является значительная сложность и нелинейность преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является измерительный пре" обраэователь переменного напряжения в постоянное по уровню действующего значения, содержащий два термопреобраэователя, дифференциальйый операционный усилитель и два резистора, причем нагреватель первого ТП через первый резистор соединен с входной шиной, нагреватель второго ТП через второй резистор включен в цепь обратной связи дифференциального опе-. рационного усилителя, а термопары обоих ТП первыми одноименными выводами соединены с входами усилителя, а вторыми - между собой (2 ).

Недостатком этого-устройства является низкая точность преобразования переменного напряжения в постоянное в области инфранизких частот из-эа ухудшения на этих частотах интегрирующих свойств первого ТП и появлению переменной составляющей

991319 двойной частоты на выходе преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя в области инфранизких частот.

Поставленная цель достигается 5 тем, что в преобразователь действующего значения напряжения переменного тока в постоянное, содержащий два термопреобразователя, нагреватель первого из которых включен между общей шиной и через первый резистор входной шиной, первый вывод нагревателя втОрого термопреобразователя через второй резистор соединен с выходом операционного усилителя и выходной шиной, а первые одноименные выводы термопар обоих термопреобраэователей объединены, дополнительно введены два интегратора, элемент сравнения, ключ, запоминающее уст ройство, формирователь периода и блок управления, причем входная шина через формирователь периода соединена с входом блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами интегратора и ключа, входы интеграторов соединены с вторыми одноименными выводами термопар обоих термопреобраэователей, а выходы — с входами элемента сравнения, выход которого через последовательно сое- ЗО диненные ключ и запоминающее устройство подключен к входу операционного усилителя, а обьединенные выводы термопар и второй вывод нагревателя второго .термопреобразователя соеди- 35 нены с общей шиной, На чертеже представлена блок-схема преобразователя действующего значения переменного напряжения в постоянное . 40

ПреобразоватеЛь содержит резистор

1, включенный между входной шиной и одним из выводбв нагревателя термо- преобразователя (ТП) 2, другой вывод которого соединен с общей шиной, термопреобраэователь (ТП) 3, формирователь 4 периода, вход которого соединен с входной шиной, а выход— с входом блока 5 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом интегратора б, второй выход — с управляющим входом интег- ратора 7, выходы, обоих интеграторов соединены с входами элемента 8 сравнения, выход котброго.через соединенные последовательно ключ 9, запоминающее устройство 10 и операционный усилитель 11. подключен к выходной шине и через резистор 12 - к одному выводу нагревателя термопреобраэователя 3, другОй вывод которого соединен с общей., шиной, управляющий вход ключа 9 соединен с третьим выходом блока 5 управления, первые одноименные вывофы термопар термопреобразователей 2 и 3 соединены с 65 общей шиной, а вторые - с входами интеграторов б и 7 соответственно.

Преобразователь действующего значения. переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.

Входное напряжение U„(t) инфранизкой частоты через резистор 1 поступает на вход нагревателя ТП 2 и на вход формирователя 4 периода.

Последний формирует прямоугольные

° импульсы, частота которых равна частоте входного напряжения U (t), Выходные импульсы формирователя 4 поступают на вход блока 5 управления, который формирует управляющие импульсы для интеграторов б, 7 и ключа 9.

При поступлении управляющего импульса на управляющий вход интегратора 6 происходит интегрирование выходного напряжения ТП 2. Выходное ,напряжение U интегратора б в конце интервала интегрирования равно 1

U1 K1 UX(t) gati (4) о где К вЂ” коэффициент передачи интегратора б; время интегрирования, равное периоду входного сигнала, т.е, ., = Т„;

U „() — измеряемое входное напряжение.

Через полпериода входного сигнала блок 5 управления формирует импульсы управления„интегратором 7 длительностью Ф =

При работе преобразователя в следующем режиме блок 5 управления формирует импульсы для управления интегратором 7 в начале интегрирования интегратором б. При этом корректировка интервала t> .происходит через каждые полпериода входного сигиала.

В конце каждого интервала выходное напряжение Ug интегратора 7 равно

И< 2 8ых(Z (5) о где К - .коэффициент передачи интегратора 7;

UI)I,I - выходное напряжение усилителя 11.

После каждого интервала t эле2 мент 8 сравнения сравнивает выход" ные напряжения интеграторов б и 7 между собой. В зависимости от знака неравенства выходных напряжений U< и U интеграторов б и 7 элемент 8 сравнения через ключ 9, который на время:сравнения U< и U< находится в замкнутом состоянии, заряжает или разряжает запоминающее устройство 10.

Напряжение с выхода запоминающего устройства 10 через усилитель 11 поступает на выходную шину, а частьего через резистор 12 прикладывается

991319 к нагревателю ТП 3, увеличивая его термо-ЭДС до тех пор, пока выходные напряжения U и .U2 интеграторов 6 и 7 не станут равными между собой, т.е. 0 = U2, При этом очевидно, что

И1 Х (t) dt K2 U ВЫХ (2) 62

2 2 о или же

Тпп

П = U <(tt) dt (7)

2 .2

При соответствующем выборе коэффициентов передачи интеграторов 6 и 7 и времени их интегрирования,т.е.

Т К„ Т вЂ” =n и " =n получим что "= — "и ч я= 2 2 вых

О

Из выражения (8) следует, что вы.ходное напряжение Пэь,„ равно действующему значению переменного напряжения U х() инфранизкой частоты.

Использование новых элементов в преобразователе действующего зна " чения переменного напряжения в постоянное позволит уменьшить погрешность преобразования переменных напряжений инфраниэких частот и сущест венно расширить диапазон частот .входных напряжений, для преобразования которых используются термопреобразователи.

Формула изобретения

Преобразователь действующего значения напряжения переменного тока в постоянное, содержащий два термопреобраэователя, нагреватель первого из которых включен между общей шиной и через первый резистор входной ши,ной, первый вывод нагревателя второго термопреобраэователя через второй резистор соединен с выходом операционного усилителя и выходной шиной, а первые одноименные выводы термопар обоих термопреобраэователей t0 объединены, отличающийся тем, что, с целью повышения точности .преобразователя в области инфраиизких частот, в него дополнительно введены два интегратора, элемент сравнения, ключ, запоминающее устройство, формирователь периода и блокуправления, причем входная шина через формирователь периода соединены с входом блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами интеграторов и ключа, входы интеграторов соединены с вторыми одноименными выводами термопар обоих термопреобраэователей, а выходы - с 5 входами элемента сравйения, выход которого через последовательно соединенные ключ и запоминающее устройство подключен к входу операционного усилителя, а объединенные выводы . термопар и второй вывод нагревателя второго термопреобразователя соединены с общей шиной.

Источники информации, принятые вО внимание при экспертизе

35 l. авторское свидетельство СССР

Р 620904, кл. G 01 R 19/22 25,08.78, 2. Патент США Р 314 3708., кл. 324-106, 1964.

991319

Составитель E. Борзов

Редактор A. Козориз Техред Е.Харитончик Корректор М, Коста

Эаказ 124/62 Тираж 708 . Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиаЛ ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4