Преобразователь эффективных значений переменного напряжения

(61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 2304.76 (21) 2351592/2 1) М рисоединением заявк 23) Приорите еударетеенны% комитет авета Мнннетрен 666 Р не делам кеебретенн 6н еткрытнй 3) УДКб" 1 317 7(43) Опубликовано 25,04,78.Бюллетень ЭЙ 1 (45) Дата опубликования описания 0304.7 арь и Ю,М,Т 1 Заявит Киевский ордена Ленина политехнический институт имени0-летия Великой Октябрьской социалистической революции) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯения и установки ч втобалансного мост обретения является и измерений преобр значений перемени повышезователго на 10 т 6 рная ател 72) 4 вторьн ИЭОбрЕтЕНИя В,И.Синица, ВИ Изобретение относится к области электроиэмерительной техники и может быть использовано для построения точных преобразователей эффективных значений переменного напряжения, способных работать в жестких эксплуатационных условиях с большим перепадом температур,Наиболее близким по технической сущности к предложенному является пре образователь эффективных значений переменного напряжения для жестких .условий:, эксплуатации и широкого диапазона температур. Он содержит последовательно соединенные источник опорного.напряжения, вычкаающее устройство, интегратор и управляемый генератор высокочастотного напряжения, автобалансный резистор- в 0 ный мост переменного тока, в одно из плеч которого включен термистор, а к диагонали подсоединен индикатор 1 .Недостатками преобразователя являются значительная погрешность, обус ловленная частотной и температурной погрешностями высокочастотного выключателя и погрешностью, возникающей при нестабильности окружающей температуры, из-за разнесения во времени опе раций измер увствительности а а.Целью изние точност а эффективныхо пряжения3 жо достигается тем, что в предложенном преобразователе эффективных значений переменного напряжения между выпрямителем и одним из входов вычитающего устройства последовательно включены квадратор, усилитель перемен ного напряжения и синхронный детектор а также дополнительно введены второй синхронный детектор, ключ и дополнительный управляющий генератор, связан ный с управляющим входом ключа и управляющими входами синхронных детекторов, причем выход управляемого генератора через введенное согласующее устройство соединен с термистором автобалансного моста, в одно нз плеч которого включен дополнительный резис тор, зашунтированный ключом, а выход дополнительного квадратора подключен к входу дополнительного синхронного детектора, выход которого соединен с индикатором.На чертеже показана структу схема предложенного преобразов яэффективных значений переменного на- низкой частотыпозволяет получать допряжени я. полнительную информацию О значенииПреобразователь содержит автобаланс измеряемого напр 5;жения, не искажая инный мост 1, который Образован избира- формацию о воздействии температуры на тельным усилителем 2 совместно с тер термистор 8 и не прибегая к переключемисторным мостом 3, и выпрямитель 4, нию сигнального тракта.обеспечивающий антоматическое преобра- Работает преобразователь следующим зонание энергии измеряемого сигналав постоянное напряжение. Термисторный При нключении напряжения питания мост 3 выполнен из резисторов 5-7 и 10 на выходе моста 1, обРазованного Уситермистора 8, снабжен дополнительны- лителем 2 с мостом 3 в положительной ми резистором 9 и коммутатором 10, по- обратной связи, образуются колебания сРедством которого резистор 9 включен звуковой частоты О . Частота Ю этих в одно иэ плеч моста 3, находящегося колебаний определяется избирательносв цепи низкой частоты, Таким образом 15 тью усилителя 2, а амплитуда Ощ, коосуществлена балансировка термистор- лебаний функционально снязана с урон- ного моста 3 при различных значениях нем измеРЯемого параметра сигнала и сопротивления термистора 8 и достига- посРедством выпРЯмителЯ 4, выполнен- ется модулиронание выходного напряже- ного, например, в виде однополупериния выпрямителя 4 по амплитуде. одного детектора, преобразуется в посВыход выпрямителя 4 через последо- тоянное напряжение О 4 . Однонременно вательно соединенные квадратор 11, Уси. начинает работать генератор 21, котолитель переменного напряжения 12 и рый осуществляет модуляцию низкой чассинхронный детектор 13 соединен с од- тотой напряжения 04 путем последованим из входов вычитающего устройства тельного периодического включения до, к другому входу которого подключен 25 полнительного резистора 9 в одно иэ источник опорного напряжения 15. Квад- плеч моста 3 посредством коммутатора ратор.11 обеспечивает линеаризацию, 10, управляемого прямоугольным напрянелинейной функции преобразования тер- жением частоты,Я, 15.мисторного моста 3, а усилитель 12 В один полупериод коммутации, наосущестнляет выделение и усиление на пРимеР четный, на выхоДе выпРЯмителЯпряжения сгибающей промодулированнаго 4 имеем напряжйние О 4 , а на выходе сигнала с последующим преобразованием квадратора 11 О,4 . В следующий полу- ее в постоянное напряжение детекто- период коммутации на усилитель 12 воэ ром 13. действует напряжение О, , соответст 85 вующее значению выходного напряженияВыход устройства 14 через интегра- О 4 . При непрерывной работе коммутатор 16 управляет выходным напРяжением тора 10 на выходе кнадратора 11 имеет- генератора 17 высокочастотного напря- ся раэрывно-периодическое напряжение жения, которое через согласующее уст- О, ,состоящее иэ пакетов сравниваемых ройство 18 приложено к термистору 8. 4 О напряжений Ои и О. Очевидно, что Устройство 18 обеспечивает постоянст- результирующее пакетное напряжение во мощности, рассеиваемой на сопротив- О предсталяет собой модулированное ление термистора 8 эа счет выходного по яйплитуде напряжение с прямоугольнапряжения управляемого генератора 17 ной огибающей. Напряжение огибающей независимо от значения этого сопротин- изменяется с частотойЯ , выделяется ления. Выход кнадратора 11 через синх-и усиливается усилителем 12, .выходное ронный детектор 19 подключен к отсчет- напряжение Ц которого преобразуется но-регистрирующему устРойству 20. Этим детектором 13 в постоянное напряжение осуществляется индикация Результатов 01 . напряжение 0 сравнивается на измерений. Периодичность работы ком- устройстве 14 с постоянным напряженимутатора 10 и детекторов 13 и 19 обес ем О от источника опорного напряженияопечена с помощью модуляционного гене, причем энанение напряжения 0 вы.Ратора 21. бирают из условия необходимости ОбесРабота преобразователя основана на печения требуемой чувствительноститом, что мощность, рассеиваемая на термисторного моста 3.сопротивлении термистора 8 эа счет 66 Разностное напряжение 04 с выхода измеряемого сигнала, определяется зна- устройства 14, поступая на интегратор чением этого сопротивления в то время 16, изменяет его выходное напряжение, как мощность, рассеиваемая на сопро- которое в свою очередь изменяет амплитйвлеиии термистора 8 за счет ноздей- тулу выходного напряжения генератора ствия окружающей температуры, Опреде 17, постУпакЩего черЕЗ устрОйстНО 18 ляется только коэффициентом рассеива- на термистор 8, изменяя. тем самым мок 1- ния Н. ность дОПОлнительнОНО пОдогрева ПРОСледовательно, изменение значения несс Регулировки мощности дополнительсопротинления терм 51 стора 8, которое ного пологрева длится до тех пор, пока осуществляется с помощью рези: тора 9, напряжение 11станет равным нанр 51)5и переключателя, 51 аход 511 ихся в цепи жению О . В усанО 11 ивОмс 51 5:Осто,11603913 Формула изобретения О :0 (идеальный случай), так как зам 4кнутый контур представляет собой астатическую систему первого порядка, апостоянное выходное напряжение интегратора 16 поддерживает амплитуду ко-5лебания генератора 17 постоянной.Значение напряжения Оз не являетсяфункцией преобразуемого сигнала, аопределяется значением температурыокружающей среды. в данный момент вре мени,Следовательно, напряжение 4сутствует ири изменении значений измеряемого напряжения и появляется только в случае изменения температурныхусловий эксплуатации. Появление 04привоит к изменению мощности, рассеиваемои на сопротивлении термистора 8за счет напряжения в генераторе 17,на величину мощности, характеризующейизменение температуры, т.е. до выполнения равенства Оэ = Оо и установкинеобходимой чувствительности моста 3,заданной значением напряжения ,Отсчет значений преобразуемого напряжения осуществляется следующим образом. Напряжение О,и с выхода квадратора 11 поступает на детектор 19, преобразующий это напряжение в постоянное напряжение 09, которое индуцируется устройством 20.Исключение постоянной составляющей,присутствующей в напряжении О 1 иопределяемой значением параметров используемого термистора 8, происходитс помощью операции установки нуля в 35устройстве 20 при настройке прибораЗначение напряжения Оо является результатом измерения.Таким образом, предложенный преобразователь обеспечивает постояннуючувствительность моста 3 независимоот температурных условий работы устройства (т,е. сохраняется положительный эффект прототипа, позволяющий повысить точность измерения и расширить 45рабочий диапазон температур). Введенный в преобразователь коммутатор 10находится в цепи переменного тока низкой частоты, заданной усилителем 2,обеспечивает высококачественное переключение и не вносит температурных и частотных погрешностей.Установка чувствительности в таком преобразователе осуществляется непрерывно, без разнесения во времени измерительных и установочных операций.Это позволяет существенно уменьшить погрешность из-за нестабильности температурных условий эксплуатации в процессе измерения. Преобразователь эффективных значений переменного напряжения,. содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, вычитающее устройство, интегратор и управляемый генератор, автобалансный реэисторный мост переменного тока, в одно из плеч которого включен термистор, а к диагонали подсоединен усилитель, связанный с трансформатором, к выходной обмотке которого подсоединен выпрямитель индикатор,;о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, между выпрямителем и одним из входов вычитающего устройства последовательно включены квадратор, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, а также дополнительно введены второй синхронный детектор, ключ и дополнительный управляющий генератор, связанный с управляющим входом ключа и управляющими входами синхронных детекторов, причем выход управляемого генератора через введенное согласующее устройство соединен с термистором автобалансного моста, в одно из плеч которого включен дополнительный резистор, зашунтированный ключом, а выход дополнительного квадратора подключен к входу дополнительного синхронного детектора, выход которого соединен с индикатором.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР У 384073, кл. 601 Р 19/02, 18.03,75. ЦНИИПИ Заказ 2061/36Тираж 1112 Подписное Филиал ППП Патент,г, Ужгород, ул.Проектная, 4