Устройство для измерения переменного напряжения

111Изобретение относится к электро- измерительной технике, в частности, к измерителям средневыпрямленных; значений переменного напряжения.Цель изобретения " повышение точности устройства путем компенсации погрешности, обусловленной изменением параметров выпрямительных диодов при измерении температуры и неиден" тичностью их вольт-амперных характеристик и повышение быстродействия.ЭНа чертеже изображена схема устройства для измерения,переменного напряжения.Устройство содержит выпрямитель 1, измеритель 2 среднего значения напряжения, эквивалент нагрузки 3, сумматор 4, фильтр 5, интегратор 6 и масштабирующий элемент 7. Выпрямитель 1 включает- в себя операционный усилитель 8, диодно-резисторный мост, образованный диодами 9 и 10 и резисторами 11 и 12, а также резистор 13.Входы операционного усилителя 8 соединены с входными клеммами 14 и 15 устройства для измерения переменного напряжения, первый выход 16 выпрямителя 1 - с входом измерителя 2, второй выход 17 выпрямителя 1 с входом эквивалента нагрузки 3.Выходы 16 и 17 выпрямителя 1 соединены также с входами сумматора 4, выход которого через высокочастотный фильтр 5 соединен с входом интегратора 6, выход которого через масштабирующий элемент 7 присоединен к корректирующему входу 18 операционного усилителя 8, входящего в состав выпрямителя 1.Диодио"реэисторныймост, образованный диодами 9 и 10 и резисторами 11 и 12, включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 8, Разноименные электроды диодов 9 и 10 соединены между собой и присоединены к выходу усилителя 8. Выводы резисторов 11 и 12 соединены между собой и присоединены к, инвертирующему входу усилителя 8Неинвертирующий вход усилителя 8 служит входом устройства и присоединен к входной клемме 14. Инвертирующий вход усилителя 8 служит вторым входом измерителя и через резистор 13 присоединен к второй входной клемме15.Точка соединения диода 10 с резистором 12 служит первым выходом 96775 216 выпрямителя 1, точка соединениядиода 9 с резистором 11 - вторымвыходом 17 выпрямителя 1.В качестве. усилителя 8 выпрями 5теля 1 может быть использован стандартный операционный усилитель(например, типа К 574 УД 1).В качестве измерителя 2 среднегозначения напряжения (тока) может10 быть использован стандартный, вольтметр или миллиамперметр постоянноготока магнитоэлектрической системы,реагирующий на среднее значение сигнала, поданного на его вход (напри 15,мер, типа М 2018). В качестве измерителя 2 среднего значения можетбыть использован также цифровойвольтметр постоянного тока типаФ 283 со сглаживающим фильтром на20входе выполненным по одной из станЭдартных схем, например, в виде оптимального усреднителя с весовой функцией Блекмана,Конструкция эквивалента нагрузкизависит от примененного измерителя2 среднего значения. Если в качествеизмерителя 2 использован магнитоэлектрический прибор, то.эквивалентнагрузки представляет собой катушкуиндуктивности, последовательно которой включен резистор. При этом катушка индуктивности должна иметьиндуктивность, равную индуктивностимагнитоэлектрического измерителя 2,а сопротивление резистора должно35 быть равно активному сопротивлениюмагнитоэлектрического измерителя 2.Если же в качестве измерителя 2 использован циФровой вольтметр с КСфильтром на входе, то эквивалент40 нагрузки .3 должен быть выполнен ввиде резистора, параллельно которомувключен конденсатор. При этом сопротивление резистора должно бытьравно. входному активному сопротив 45 лению вольтметра, а емкость конденсатора равна эквивалентной емкостифильтра измерителя 2. В любом случаеполное сопротивление эквивалентанагрузки должне быть равно полному50 сопротивлению измерителя 2.Сумматор 4 может быть выполненпо одной из стандартных схем, Вчастности, он может быть выполненв виде двух резисторов 19 и 2055 (фиг. 1), одни из выводов которых .служат входами сумматора а другие,соединенные вместе, - выходом сумматора.3 11Фильтр 5 может быть выполнен по одной из известных схем. В частном случае он представляет собой конденсатор 21, соединенный одной из обкладок с выходом сумматора 4 и с входом интегратора 6, а другой - с общей шиной, В этом случае резисторы 19 и 20 сумматора одновременно выполняют функции элементов фильтра 5, образуя вместе с конденсатором 21 одноэвенный ВС-фильтр.Интегратор б может быть выполнен по стандартной схеме на основе прецизионного усилителя 22 постоянного тока с конденсатором 23 в цепи обратной связи и с резистором 24 на вхо" де.Масштабирующий элемент может быть выполнен по схеме масштабного усилителя постоянного тока, В простейшем случае он представляет собой резистор 25.Устройство для измерения переменного напряжения работает следующим образом.Источник измеряемого сигнала под" ключается к входным клеммам 14 и)5, причем одна из клемм 14 и 15соединяется с общей шиной. Входнойсигнал переменного тока поступаетна неинвертирующий вход усилителя 8выпрямителя 1, с выхода усилителя 8 одна полуволна напряжения через диод 9 и резисторы 11 и 13 проходитна входную клемму 15 (на второйвывод источника входного сигнала),а вторая полуволна через диод 10 и резисторы 12 и 13 также поступаетна входную клемму 15. Одновременно одна полуволна напряжения (положительная) с выхода усилителя 8 через диод 1 О поступает на вход измерителя 2. Вторая полуволна (отрицательная ) с выхода усилителя 8через диод 9 поступает на вход эквивалента нагрузки 3. Сигналы с выходов 16 и 17 выпрямителя 1 поступают на входы сумматора 4 и послесуммирования сумматором 4 и фильтрации высокочастотным фильтром 5 интегрируются интегратором 6. Полученный сигнал с выхода интегратора 6через масштабирующий элемент 7 поступает на корректирующий вход 18 усилителя 8, корректируя этот усилитель так, чтобы напряжение смещения по постоянному току этого усилителя, вызванное дрейфом напряже;ния и тока смещения самого усилите жение смещения операционного усилителя автоматически компенсируетсявновь введенными блоками независимоот причин, вызвавших это смещение(температурный и временной дрейф 35 усилителя, неидентичность параметров 40 диодов и их дрейф и др.),Полоса частот измеряемого сигна" ла в устройстве может быть расширена в сторону низких частот, при этом время установления (быстродействие) устройства практически полностью определяется инерционностью измерителя средних значений, подключенного на выходе выпрямителя, и не зависит от параметров выпрямителя, как это имеет место в известных устройствах,Наличие в устройстве эквивалента нагрузки обеспечивает работу диодов в одинаковых точках их характеристик во всем диапазоне изменения вход. ного сигнала по уровню и во всем диапазоне изменения входного сигна 45 50 55 ла по частоте. Это способствует боля, а также неидентичностью параметров диодов 9 и 10, было равно нулю.При этом среднее значение напряженияна выходе 1 б выпрямителя станетравно среднему значению напряженияна выходе 17 выпрямителя 1,Эквивалент нагрузки 3 обеспечивает работу диодов 9 и 10 в одинаковыхточках вольт-амперных характеристик,10 что повышает точность работы измерителя во всем диапазоне частот входного сигнала.Резистором 13 можно изменятькоэффициент передачи выпрямителя .Наличие в предлагаемом измерителесумматора с фильтром позволяетиспользовать в интеграторе прецизионный высокочастотный усилитель,имеющий малый дрейф нуля при боль 20шом коэффициенте усиления. Это позволяет использовать в качествеоперационного усилителя в выпрямителе широкополосный усилитель сосравнительно малым коэффициентомпередачи (и, следовательно, с большим запасом устойчивости ) и со сравнительно большим дрейфом по напряжению и току. Наличие астатическогозвена (интегратора) с большим коэффициентом усиления позволяет практиЗ 0 чески полностью скомпенсировать ошиб.ки, вносимые усилителем и диодамивыпрямителя.В предлагаемом устройстве напряСоставитель О. ГлухаредТехред Л.Мартяшова Корректор М. Самборская Редакт н 4 ПодписноеССР о комитета С и открытийушская наб. 5 ул. Проектная 3лее точной компенсации ошибок, связанных с изменением параметров выпрямительных диодов.Экономический эффект от использования предлагаемого измерителя определяется повышением точности и Заказ 7559/43 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Рал ППП "Патент", г. Уж 1196775 Фсокращением времени измерения сигна лов переменного тока при проведении контроля параметров изделий с помощью датчиков, выходной сигнал кото рых представляет собой сигнал переменного напряжения.