Преобразователь отношения двух переменных напряжений

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик Оп ИСАНИЕ 742812ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(28) Приоритет до делам изобретеиий н открытий(72) Автор изобретения Р, М. Фельдберг Ордена Ленина институт проблем управления(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных измерительных приборах, например мостах переменного тока, преобразователях параметров многоэлементных двухполюсников, визмерителях характеристик четырехполюсников,5в устройствах контроля, а также для решениядругих измерительных задач,Известно устройство для измерения отношения двух переменных напряжений, содержащее10электронный усилитель, на входе и выходекоторого включены два синхронно работающихпереключателя, а также включающий в себясхему автоматического регулирования усилениятого же усилителя, подключенную к нему через5пиковый детектор с фильтром 111.Однако это устройство при сравнительнойпростоте имеет низкую точность измерения,обусловленную инерционностью схемы. 20Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для преобразования отношения двух переменных напряжений, содержащее схему сравнения токов,образцовый и регулируемый элементы, источник опорного напряжения и усилитель 21.Однако и это устройство имеет низкое быстродействие и узкий частотный диапазон, обусловленные алгоритмом преобразования, который заложен в основу работы устройства.Целью изобретения является повышение точ. ности, быстродействия и расширения диапазона частоты. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь отношения двух переменных напряжений, содержащий фильтр нижних частот, ко входу которого подключен вход элемента сравнения, и последовательно соединенные источник опорного напряжения, сумматор, регулируемый элемент, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравне. шгя, и усилитель с образцовым элементам в цепи обратной связи, введены второй регулируемый и второй образцовый элементы, последовательно соедштенные второй усилитель, вта. рой сумматор, второй элемент сравнения и третий сумматор, выход которого подключен742812 к управляющему входу второго регулируемого злемеита, причем выход сумматора черезвторой регулируемый элемент соединен со входом второго усилителя, выход усилителя подключен ко второму входу второго сумматораи ко второму входу второго элемента сравне.ния, выход элемента сравнеши связан со вторым входом третьего сумматора, а выход второго сумматора со входом фильтра нижнихчастот и через второй образцовый элемент свя.зап со входо второго усилителя.На чертеже представлена функциональнаясхема преобразователя отношений двух переменных напряжений,Устройство содержит элемент 1 сравнения,фильтр 2 нижних частот, регулируемый элемент 3, усилитель 4, образцовый элемент 5,с,датористогцдлк 7 опорного напряженияусилитель 8 регулируемый элемецт 9, сумматор 10 элемент 11 сравнения, образцовый элемент 12 и сумматор 13,Устройство работает следующим образом,Входные сигзапы поступают на входы элемента 1 сравнения, причем О, непосредственно,а Ог через цервыи сумматор 6 ц управлчемыймасштабцый преобразователь УМП), состонщий из первого усилителя 4, второго усиди.телл 8, первого и второго регулируемых элементов 3 и 9 образцовых элементов 5 и 12и второго сумматора 10, При равенстве регулируемьтх элеменгов 3 и 9 в УВЯ 1 досигаетсяитерационный эффект, заключающийся в уменьшении погрешцсстп преобразования.Напряжение О ца выходе УПМ равно сумме напряжений Оэ и Л, соответственно с вы.хода первого усилителя 4 и вто 1 ого усилителя 8,О,.=О ьО О)Во 1Оз 12)1+ /Ю) 11+ /крг)гдекоэффициент усилепи усилителя приразомкнутой петле обработанной связи;В, В-- А = - - Ве + В Во + Вг Подставляя 2) и (3) в 11) можно получить В =-Ог р 61 4) Выходной сигнал элемента 1 сравнения регулирует коэффициент передачи УМП до тех пор, пока сигналы на входах элемента 1 не будут равны. Регулирование коэффициента передачи УМП осуществляетсн путем изменения значений регулируемых элементов 3 и 9. В за. висимости от вида элемента 1 сравнение может производитьсн по действующим, средневыпрнм. ленным и амплитудным значениям. Коэффи. циент передачи УЫП в установившемся режиме равен отношению входных сигналов О, и О,. Для одновременного измерения и регулирования коэффициента передачи УМП на его входпоступает суммарный сигнал, состоящий из суммы сигнала источника опорного напряже. иия Оо и входного сигнала О причем зле. мент 1 цечувствителец к сигналу Ое. Постоян. цан составляющая напряжения с выхода УМП через фильтр пижшж частот поступает на вы. ход устройства,О, 8Ов = Оо 1 О 1 8 (5)1 1 Игде 8 - -11 + -- -1/4 В 1 ь /кй Из 5) следуе 1, что если В, = Вг, то погреш.ность преобразования уменьшается в 14, раз.равенство значений регулируемых элементов В, и В, устанавливаетсн при помощи дополнительного злемента 11 сравнения, Напряженин с выхода первого усилителя 4 и второго сумматора 10 поступают на вход дополнительного элемента 11 сравнения, выходнойсигнал которого чеоез третий сумматор 13 управляет регулируемым элементом 9 до равенства сигналов ца входах дополнительного элемента 11 сравнения. Дополнительный элемент 11сравнения представляет собой эдемент сравнения постоянных напряжений, Из 5) следует,что погрешность предлагаемого преобразователя отношения по сравнению с. известным умень.шается в 14 раз,В качестве регулируемых элементов 3 и 9можно использовать, например фоторезисторныеоптроны, которые отличаются от других регулируемых элементов, таких как диоды, трап.зисторы и т.п. гальванической развязкой сигнальной цени и цепи управления и малымуровнем нелинейных искажении. Однако фоторезчсторные оптроны имеют малое быстродей.ствпепорядка 10 - 100 мкс, которое и опрецелнет быстродействие устройства. Для повышения быстродействия устройства в качестверегулируемых элементов можно использоватьтранзисторные оптроны или другие быстродействующие элемецты, например полевые транзисторы с оыстродействием порядка 0,01 - 10 мкс.Однако эти элементы имеют существенно нелинейную вольт-амперную характеристику, т.е,создают большой уровень нелинейных искаже.ний. Нелинейные искажения, вносимые регули.руемым элементом 3 в напряжение О какследует из 5), уменьшается в А раз, Поэтому в качестве регулируемого элемента 3 мож.цо использовать быстродействующие элементы,742812 101 ЦНИИПИ Заказ 3612/ дписное илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5Из (4) следует, что напряжение Оз с выхода усилителя 4 в 1 с раз больше напряжения 0 с выхода усилителя 8, т.е. напряжение Оэ с погрешностью /к/7 определяет значение налря 11жения О, Поэтому быстродействие устройства определяется быстродействием регулируемого элемента 3, а точность - линейностью регулируемого элемента 9, причем точность преобразования в момент переходного процесса обрат. но пропорциональна величине изменения входных сигналов. Формула изобретения Преобразователь отношения двух переменных 5 напряжений, содержащий фильтр нижних частот, ко входу которого подключен вход элемента сравнения, и последовательно соединенные источ. ник опорного напряжения, сумматор, регулируемый элемент, управляющий вход которого со- уо единен с выходом элемента сравнения и усилитель с образцовым элементом в цепи обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, быстродействияи расширения днаназона частот, в него введенывторой регулируемый и второйобразцовыйэлементы, последовательно соединенные второйусилитель, второй сумматор, второй элементсравнения и третий сумматор, выход которогоподключен к управляющему входу второго регулируемого элемента, причем выход сумматора через второй регулируемый элемент соеди.нен со входом второго усилителя, выход усилителя подключен ко второму входу второго сум.матора и ко второму входу второго элемента сравнения, выход элемента сравнения связан совторым входом третьего сумматора, а выходвторого сумматора со входом фильтра нижнихчастот и через второй образцовый элемент связан со входом второго усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР л"- 117989,кл. 6 01 Я 19/10,.959.2. Авторское свидетельство СССР У 540220,кл. 6 01 В 19/1 О, 197 б.