Устройство для измерения эффективного значения напряжения переменного тока

(ТИЙ ОПИСАН РЕТ тво СССР19 79.РЕНИЯЕНИЯВ 938173 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЙЕЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт.св. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения амплитудногодиапазона измеряемых сигналов, внего введены источник переменногонапряжения,с переключаемыми уровнями напряжения и фильтр, причем выход укаэанного источника соер(инеи стретьим входом входного усилителя,.а фильтр включен между выходом входного усилителя и входом дополнительного блока памяти.Изобретение относится к электроиэ.мерительной технике и предназначенодля использования в,системах автоматического контроля электрическихпараметров радиоэлектронного оборудования. 5Известно устройство для измерения эффективного значения напряженияпеременного тока, содержащее последовательно включенные ключ, входнойусилитель, мостовой термопреобразователь и усилитель разбаланса,выход которого соединен с вторымвходом входного усилителя, основной блока памяти, сигнальный входкоторого подключен к выходу усилителя раэбаланса, дополнительныйблок памяти, вход которого соединенс выходом входного усилителя, пер-.вый блок вычитания, входы которогоподключены к выходам основного блока памяти и усилителя разбаланса,второй блок вычитания, входы которого соединены с вынодами дополнительного блока памяти и первогоблока вычитания, блок умножения,25входы которого подключены к выходамобоих блоков вычитания, корнеиэвлекающнй блок, вход которого соединенс выходом блока умножения, а выходс сигнальным входом индикатора, иблок синхронизации, выходы которого подключены к управляющим входамключа, основного и дополнительногоблоков памяти и индикатора 13.Недостатки устройства связаныс .тем, что с изменением уровня 35входного сигнала изменяются чувствительность и, главное, точностьизмерения, Для.соблкдейия требуемойточности при изменении входногосигнала в широких пределах приходится изменять коэффициент усилениявходного уислителя путем переключения резисторов в цепи его обратнойсвязи. Это, в свою очередь, выэы :вает другие дополнительные погреш" 45ности измерения, например частотную, обусловленную увеличением параэитных емкостей за счет наращивания числа резисторов обратной связи и ввода переключателя.Целью изобретения является расшире 4 ние амплитудного диапазона измеряемых сигналов при сохранении требуемойточности измерения.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последо-.55вательно включенные ключ, входнойусилитель, мостовой термопреобраэова"тель и усилитель разбаланса, выходкоторого соединен с вторым входомвходного усилителя, основной блок памяти, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя раэбаланса, дополнительный блок памяти,вход которого соединен с выходомвходного усилителя, первый блок вы читания, входы которого подключенык выходам основного блока памяти иуслителя раэбаланса, второй блоквычитания, входы которогосоединеныс выходами дополнительного блока памяти и первого блока вычитания, блокумножения, входы которого подключенык выходам обоих блоков вычитания,корнеизвлекающий блок, вход которого соединен с выходом блока умножения, а выход - с сигнальным входоминдикатора, и блок синхронизации,выходы которого подключены к управляющим входам ключа, основного и дополнительного блоков памяти и индикатора, введены источник переменного напряжения с переключаемымиуровнями напряжения и .фильтр, при- чем выход указанного источника соединен с третьим входом входногоусилителя, а фильтр включен между.выходом входного усилителя ц входом дополнительного блока памяти.На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения эффективного значения напряжения переменного тока.Устройство содержит последователь.но включенные ключ 1, входной усилитель 2, мостовой термопреобразова"тель 3 и усилитель 4 разбаланса, выход которого соединен с вторымвходом входного усилителя 2. В состав устройства входят также основнойблок 5 памяти, сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя 4разбаланаа, дополнительный блок бпамяти, блок .7 вычитания, входы которого подключены к выходам основного блока 5 памяти и усилителя 4 разбаланса, блок 8 вычитания, входы которого соединены с выходами дополнительного блока б памяти и блока 7 вычитания, блок 9 умножения, входыкоторого подключены к выходам блоков 7 и 8 вычитания, корнеиэвлекающийблок 10, вход которого соединен с выходом блока 9 умножения, а выходс сигнальным входом индикатора 11, блок 12 синхронизации, выходы которого подйлючены к управляющим входам ключа 1, основного блока 5 и дополнительного блока 6 памяти и индикатора 11, источник 13. переменного напряжения с переключаемыми уровнями напряжения и фильтр 14, включенный между выходом входного усилителя 2 и входом дополнительного блока 6 памяти.Работа устройства происходит следующим образомВходной усилитель 2, мостовойтермспреобразователь 3 и усилитель 4раэбаланса образуют замкнутое кольцоавтоматического поддержания на входе термопреобраэователя 3 постоянной величины эффективного значениясуммы сигналов: входного напряжения У, поступанзаего через ключ 1 и усилитель 2, сигнала обратной связи в виде постоянного напряжения Оо, поступающего с выхода усилителя 4 разбаланса, и переменного напряжения 0 ,поступающего через усилитель 2 от источника 13 переменного напряжения с переключаемыми уровнями напряжения. Постоянство эффективного значения суммы . Названных сигналов обусловлено темР что мост термопреобразователя 3, составленный из постоянных резисторов и термо- или Фотореэисторов, оказывается, сбалансированным только при одной величйне термо- или фотосопротивления и, следовательно, при определенной мощности суммы сигналов, поступающих на термопреобразователь 3;При балансе моста термопреобраэователя 3 имеет место соотношение величина иэмеряе яэана определеназ ни ким напр Ц фИ К+И К +И К:соиМ, (1)где 0 фф - эФфективное значениенапряжения на входетермопреобраэователя 3 (например, на лампочке накаливаний фотообразователя),К 1, 2, К - коэффициенты передачивходного усилителя 2по входам соответственно входного напряжения, сигнала обратной связи и напряжения.от источника 13,Разомкнууому состоянию ключа 1соответствует некоторое напряжениепостоянного тока Пна выходе усилителя 4 раэбаланса. При этом02 И 2 2, 2 2л.эФф= осК 2 И к, (2)При замкнутом состоянии ключа 1на вход входного усилителя 2 посту-.пает измеряемое напряжение. В силупостоянства эффективного значениянапряжения на входе термопреобраэователя 3, напряжение на выходе усилителя 4 разбаланса изменяется ипринимает значение ,При этом:Бд (Ув :постоянная составлякщаянапряжения на входе термопреобразователя 3 при разомкнутом ключе Ц."ос= "ОМ "оси К= К 2 = К 3 = Киэ (2 ) и Щ можно получить ной зависимостью с начальным значением постоянной составляющей на 0 н величиной д Уо изменения постоянного напряжения в цепи обратной связи,Цикл работы устройства в общемслучае состоит иэ двух тактов.В первом такте блок 12 синхронизации подает команду на размыкание ключа 1, на запоминание постоянных 10 н апряжений Ус, и Ц , Эти напряжениязапоминаются блоками 6 и 5 памяти соответственно, причем напряжение Уц запоминается после прохождения его через. фильтр 14, наэначе ние которого заключается в выделении Пс, из смеси У с усиленным сигналом источника 13. Во втором такте по команде блока 12 синхронизации ключ 1 замыкается, на выходе усилителя 4 раэбаланса.устанавливается напряжение 0 о 2, Блок 7 вычитания формирует сигнал, соответствую- щий разности напряжений Уо- Бои,а блок 8 вычитания - сигнал, соответ . 7 Иствующий-(И ,-О, ),Далее сигналы блоков 7 и 8 вычитания перемножаются в блоке 9 умножения, Корне- извлекающий блок 10 обеспечивает 30 получение сигнала, пропорционального квадратному корню из выходного сигнала блока 9 умножения. Поступающий на индикатор 11 сигнал соответствует эффективному значению входно го переменного напряжения. Из выражений (2 ) и (4) следует,что для определения искомого эффективного значений 0 входного сигна 40 ла знания величины йапряжения уистисточника 13 не требуется. Величинапостоянной составляющей 0 д и иэмененнеяапряжения:а 3 обратной связи зависят от величины напряже 45 ния У источника 13. Это происходит потому, что усиленное входнымусилителем 2 напряжение источника 13в дополнение к напряжения цепи обратной связи подогревает нить нака 50 Йа лампы термопреобразователя 3.1 еТак как рабочая точка по световомупотоку постоянна, то уровень постоянной составляющей ус, при увеличении напряжения Ч источника 13 сни.жается, а в соответствии с выражением (4) значение 4 Уо Увеличивается (при определенном значении вхоцного сигнала . увеличение перемен. ного напряженияисточника 13стприводит к увеличению дцос к уменьшению Пцю ЭтОт файт положительновлияет на увеличение точности устройства и дает воэможность осуществить расширение амплитуднОго диапазона измерения беэ модиФикации вход 65 ного усилителя 2,