Преобразователь действующего значения переменного напряжения произвольной формы в постоянное

(51) М,Кл, б 01 Й 19/22 Государственный комитет ло делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 01.08.79(72) Авторы изобр етени я И. ф. Клисторин, А. Е. Подхин и А. Н. Савин(71) Заявитель Кишиневский политехнический институт им, С, Лазо(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ В ПОСТОЯННОЕИзобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться при построении точных и быстродействующих преобразователей измеряемого напряжения переменного тока в постоянное напряжение, а также при разработке цифровых измерительных приборов.Известен масштабный преобразователь напряжения, содержащий широкополосный усилитель с регулирующим элементом, компарирующий преобразователь, вход которого через коммутатор подключен к источнику образцового напряжения и выходу широкополосного усилителя, цепь обратной связи и запоминающий элемент 111.Однако этот преобразователь не позволяет получить постоянное напряжение, по действующему значению равное измеряемому переменному, так как неизвестен в явной форме его коэффициент передачи, который необходимо дополнительно измерять.Из известных преобразователей действующего значения переменного напряжения в постоянное наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый коммутатор, первый управляемый делитель и усилитель, источник опорного напряжения, элемент сравнения, второй коммутатор, два элемента памяти, второй управляемый делитель 121.Недостатком этого преобразователя является большая погрешность преобразова 5 ния, основными источниками которой явля 1 отся генератор, предназначенный для преобразования выходного напряжения в частоту, и модулятор. Погрешность генератора и модулятора полностью входит в по грешность преобразователя.Кроме того, известный преобразовательимеет сравнительно низкое быстродействие, поскольку на втором этапе преобразования второй управляемый делитель напряжения, 15 так же как и первый, работает в полномдиапазоне регулирования, и, следовательно, увеличивает время уравновешивания своей цепи. Это же обстоятельство приводит к увеличению погрешности преобразования, 20 так как за счет длительного времени уравновешивания на втором этапе увеличивается погрешность запоминания первого аналогового элемента памяти, которая также полностью входит в погрешность преобразова ния.С целью повышения точности и увеличения быстродействия в преобразователь действующего значения переменного напряжения произвольной формы, содержащий З 0 последовательно соединенные первый ком55 50 65 мутатор, первый управляемый делитель и усилитель, источник опорного напряжения, элемент сравнения, второй коммутатор, два элемента памяти, второй управляемый делитель, введены детектор среднего значения, источник вспомогательного напряжения, цепь обратной связи, третий коммутатор и сумматор, при этом третий коммутатор связан соответственно с выходом усилителя, входом элемента сравнения и выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через цепь обратной связи соединен с входом второго коммутатора, один выход которого через один из элементов памяти соединен с управляющим входом первого управляемого делителя и одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к другому выходу второго коммутатора, а выход через другой элемент памяти подсоединен к одному из входов второго управляемого делителя, другим входом связанного с выходом источника вспомогательного напряжения, а выходом - с соответствующими входами первого коммутатора и детектора среднего значения, выход которого является выходом преобразователя, а соответствующий вход первого коммутатора является входом преобразователя.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого преобразователя действующего значения переменного напряжения в постоянное.Преобразователь содержит коммутаторы 1, 2 и 3, управляемые делители 4 и 5, усилитель б, источник опорного напряжения 7, элемент сравнения 8, цепь обратной связи 9, сумматор О, элементы памяти 11 и 12, источник вспомогательного напряжения 13, например, прямоугольной формы, детектор среднего значения 14,Принцип действия преобразователя заключается в следующем. В исходном состоянии (положение а коммутаторов 1, 2 и 3) осуществляется калибровка элемента сравнения 8 и цепи обратной связи 9. При этом на вход элемента сравнения 8 через коммутатор 3 подается образцовое напряжение с источника 7, Это напряжение, преобразованное в элементе сравнения 8 по действующему значению в постоянное, запоминается в цепи обратной связи 9. После этого следует первый такт преобразования (положение а коммутатора 1, б - коммутаторов 2 и 3). При этом входной сигнал через первый управляемый делитель 4, усилитель б и элемент сравнения 8 поступает в цепь обратной связи 9, в которой происходит сравнение преобразованного в элементе сравнения 8 входного сигнала с оанее запомненным калибровочным напряжением. Разностный сигнал с выхода цепи обратной связи 9 через сумматор 10 так изменяет состояние управляемого де 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 лителя 4, что указанные выше напряжения выравниваются.В втором такте преобразования (положение б коммутатора 1, в - коммутатора 2) состояние делителя 4 сохраняется. При этом на вход усилителя б через управляемые делители 4 и 5 поступает сигнал источника вспомогательного напряжения 13. Уровень этого сигнала изменяется благодаря воздействию на управляемый делитель 5 управляющего напряжения с сумматора 10 через элемент памяти 12. В сумматоре 10 формируется управляющее напряжение с учетом напряжения, хранимого в элементе памяти 11, при этом на выходе сумматора 10 образуется напряжение, по величине близкое к напряжению, необходимому для установления равенства между выходным напряжением элемента сравнения 8 и калибровочным в цепи обратной связи 9. В данном случае сигнал, поступающий с выхода цепи обратной связи 9 на второй вход сумматора 10, лишь корректирует результирующий сигнал сумматора для достижения полного уравновсшивания. Вспомогательное напряжение прямоугольной формы, получаемое с выхода делителя 5, детектируется детектором 14. В установившемся режиме напряжение на выходе детектора 14 равно действующему значенгно входного сигнала.Использование источника вспомогательного напряжения 13, например, прямоугольной формы на фиксированную частоту, соединенного через делитель 5 непосредственно с вторым входом первого коммутатора 1 и с входом детектора 14, выгодно отличаег преобразователь от известных, так как устраняется погрешность преобразования, вносимая модулятором в известных устройствах, Наличие источника вспомогательного напряжения 13 позволяст также получить высокую точность и быстродействие при детектировании вспомогательного напряжения. При этом появляется возможность применить сравнительно простой детектор 14. В данном случае к источнику вспомогательного напряжения 13 не предъявляются жесткие требования в отношении его временной стабильности. Формула изобретения Преобразователь действующего значения переменного напряжения произвольной формы в постоянное, содержащий последовательно соединенные первый коммутатор, первый управляемый делитель и усилитель, источник опорного напряжения, элемент сравнения, второй коммутатор, два элемента памяти, второй управляемый делитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения быстродействия преобразователя, в него введены де. тектор среднего значения, источник вспомоЗаказ 696/939 Изд.445 Тираж 1090 ПодписноБПОПоиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмти 113035, Москва, Ж 35, Раушскаи наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патент гательного напряжения, цепь обратной связи, третий коммутатор и сумматор, при этом третий коммутатор связан соответственно с выходом усилителя, входом элемента сравнения и выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через цепь обратной связи соединен с входом второго коммутатора, один выход которого через один из элементов памяти соединен с управляющим входом первого управляемого делителя и одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к другому выходу второго коммутатора, а выход через другой элемент памяти подсоединен к одному из входов второго управляемого делителя, другим входом связанного с выходом источника вспомогательного напряжения, а выходом - с соответствующими входами первого коммутатора и детек- Б тора среднего значения, выход которого является выходом преобразователя, а соответствующий вход первого коммутатора является входом преобразователя. 1 О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР291336, кл. Н 03 К 13/02, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР15429365, кл. б 01 К 19/22, 1972.