Преобразователь переменного напряжения

( ) (Я Ф ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1056062, Фл. 6 01 й 19/02, 1982,Попов В,С, и др. Измерение среднеквадратического значения напряжения М.Энергоэтомиэдат, 1987, с. 49, рис. 2,2 в,(57) Изобретение относится к иэмери 1 ельной технике и может быть использовано приконструировании вольтметров среднеквадратического значения напряжения переменного тока, Цель изобретениярасширение частотного диапазона. Мостовой термопреобразователь 6 выполнен содержащим четырехплечий резисторныймост, одним плечом которого служит чувствительный элемент термопреобрээователя. Я 2 1635144 А 1 вторым - управляемое сопротивление, управляющий вход которого соединен с выходом первого блока 8 памяги, к одной диагонали моста подключен источник питания, к другой - вход усилителя 15 раэбаланса, Сопротивление чувствительного элемента изменяется под воздействием измеряемого сигнала, а управляемое сопротивление компенсирует это изменение по сигналу блоков памяти, содержащих Формирователи 18 импульсов, элементы ИЛИ 19 генератор 20, регистр 16 последовательного приближения и цифроаналоговый преобразователь 17. На чувствительный элемент воздействует измери 1 ельный преобразователь 4 по сигналу с выхода коммутатора 2 и масштабного преобразователя 1 илн измерительного преобразователя 5 Выходной сигнал нуль-органа 7 поочередно по командам блока 10 управления подается нэ блоки 8, 9 памяти, замыкая петлю авторегулирования 1 э.п. ф-лц, 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике иможет быть использовано при конструировании вольтметров среднеквадратического значения напряжения переменного тока.Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот преобразователя,На чертеже изображена блок-схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь переменного напряжения состоит из масштабного преобразователя 1, первого 2 и второго 3 коммутаторов, первого 4 и второго 5 измерительных преобразователей, глостового термопреобразователя 6, нуль-органа 7, первого 8 и второго 9 блоков памяти и блока 1 О управления.Первый измерительный преобразователь 4 представляет собой двухвходный суммирующий усилитель, нагруженный на подогреватель термопреобразователя. Мостовой термопреобразователь 6 содержит четырехплечий резисторный мост, одним плечом которого служит термочувствительный элемент 11, вторым плечом - управляемое сопротивление 12, третье и четвертое плечи моста - постоянньге резисторы 13 и 14. К одной диагонали моста подключен источник Е постоянного напряжения, к другой - вход усилителя 15 разбаланса.Первый 8 и второй 9 блоки памяти име ют аналогичное устройство и содержат регистр 16 последовательного приближения, информационный вход которого является первым входом блока, информационный выход соединен с входом цифроанало ового преобразователя (ЦАП) 17, выход которого является выходом блока, формирователь 18 иглпульса, вход которого является вторым входом блока. выход соединен с первым входом элемента ИЛИ 19, второй вход которого соединен с выходом регистра 16 последовательного приближения, а выход с управляющим входом генератора 20 импульсов. выходом соединенного с входом регистра 16 последовательного приближения.Блок 10 управления представляет собой генератор прямоугольных импульсов, которые поочередно переключаюг первый 2 и второй 3 коммутаторы и определяют момент начала работы первого 8 и второго 9 блоков памяти.Преобразователь перемаг ного напряжения работает следующим сбразом.В первом такте, когда первый 2 и второй 3 коммутаторы находятся в исходном состоянии (выход масштабного преобразователя 1 подключен к первому входу первого изглерительного преобразователя, а выход нуль- органа 7 подключен ко входу первого блока 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 памя 1 и 8), измеряемый сигнал проходит через масштабный преобразователь 1, первый коммутатор 2 и первый измерительный преобразователь 4, обеспечивает подогрев и тем самым изменяет состояние мостового термопреобразователя 6. В результате на его выходе устанавливается напряжение, отличное от нуля, Нуль-орган 7 при этом через второй коммутатор 3 и первый блок 8 памяти управляет величиной управляемого сопротивления 12 мостового термопреобразователя 6 так, чтобы мостовой термопреобразователь 6 оказался сбалансированным (напряжение на его выходе стало равным нулю), Затем первый 2 и второй 3 коммутаторы по когланде с блока 10 управления переключаются в рабочее состояние (выход второго измерительного преобразователя 5 подклгочается к первому входу первого измерительного преобразователя 4, а выход нуль-органа 7 подключается по входу второго блока 9 памяти). При этом переменное напряжение перестает воздействовать на мостовой термопреобразовэ 1 ель 6 и он разбалансируется, в результатечего нуль-орган 7 через второй коммута 1 ор 3 и второй блок 9 памяти управляет измерительным преобразователем 5 так, чтобы его выходное напряжение, попадая гга первый вход первого измерительного преобразователя 4, также воздействовало нз мостовой термопреобраэователь 6, как и входной сигнал. В этом случае выходное напряжение мостового термопреобраэователя 6 станет равным нулю Сигнал на втором выходе второго блока 9 пагляти при этогл будет однозначно соответствовать входному напряжению. Рассмогрим как происходит балансировка мостового термопреобраэователя 6, Предположим, что сигнал с блока 10 управления перевел второи г оглгу 1 атор 3 в такое состояние, при котором выход нуль-органа 7 подключен к г 1 ервому входу первого блока 8 памяти, По фронту этого сигнала с задержкой, необходимой для срабатывания второго коглмутатора 3, формирователь 18 импульса через элемент ИЛИ 19 запускает генератор 20 импульсов, который в свою очередь стимулирует работу регистра 16 последовательных приближений и ЦАП 17. Нуль-орган 7 следит за состоянием мостового гермопреобраэователя 6 (в состоянии баланса его выходное напряжение равно нулю), если напряжение на его выходе меньше нуля. то на выходе нуль-органа 7, (представляющего собой обычный компаратор) - напряжение логической "1", если напряжение на выходе мостового термопреобразователя 6 больше нуля, то на выходе нуль-органа 7 - напряжение логического"0", Выходное напряжение нуль-органа 7 управляет работой регистра 16 последовательного приближения так, что, если при приходе очередного стимулируюецезо импульса с генератора 20 импульсов на выходе нуль-органа 7 - логическая "1", то код на выходе регистра 16 последовательного приближения увеличивается, если логического "0", - то уменьшается. Длительность импульса на выходе формирователя 18 имгзульса выбрана большей одного такта, но меньшей всего цикла работы регистра 16 последовательного и риближения, поэтому после первого такта и до коззцд цикла нд генератор 20 импульсов цоддется рэзревздющий сигналПо окончании цикла с погрешностью, обусловленной смещением нуль-органа 7 и дискретом ЦАП 17 мостовои термопреобразовдтель 6 будет сбдлдезсз 1 роеезьз зд счет изменения выходным напряжением первого блока 8 памяти управляемого соцрозиеления 12,После этого блок 10 управления поддет команду, по которой выход нуль-органа 7 подключается к первому входу второго блока 9 памяти. Балансировка мостового термопреобразоеэтеля 6 производится аНаЛОГИЧНО ВЬЬШЕОПИСаьЗНОИ. тЬЬЛ ЬКО ЕЗЬЗХОД- ное напряжение второго блока 9 памяти управляет еььходным напряжением езороьо измерительного преобразоедзеля 5 и следовательно, сопротивлением термочуестеительного элемента 11 мосзоеого термопреобраэовдтеля 6Постоянная времени мостового термопреобразоеателя 6 определяется цостоянной времени терморезисторд (гложез быть несколько секуззд) Для цоезьшеььия быстродействия преобрдэователя перемезьного напряжения выход глостового термопреобразователя 6 соединен с вторым входом первого измерительного преобразователя 4, т.е, мостовои термопреобразоеатель включен в замкнутый контур системы автоматического регулирования Постоянная времени системы цри этом цо СРаВНЕНИЮ С ПОСтОЯННОй ВРЕМЕНИ тЕРЗлО- резистора уменьшается примерно е К рдз, где К - коэффициент усиления усилителя раэбаланса мостового термопреобразоеателя 6,Иэ вышесказанного следует, что замещение измеренного сигнала известным производится с ошибкой, определяемой дискретом ЦАП, которая может быть выбрана достаточно малой при увеличении числа разрядов ЦАП. Смещение нуль-органа 7 не влияет на ошибку, так как он один и для измеряемого, и для замещающего сигналов. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 В преобразователе цереЕлеззного нагзряжения мостовой термопреобразовдтель уравновешивается изменением соцротие- ГЗЕНИЯ ОДНОГО Иэ ЕГО ЦЛЕЧ, Чта ПОЭЕОЛЯЕт ИСКЛЗОЧИгЬ УПРДВЛЯЕМОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Из тракта гзрохо кдения измеряемого сигнала и тем самым исключить зависимость коэффициента передачи тракта от уровня измеряемого сигнала, при этом характеристика преобразования Остается линейной вне зависимости от частоты измеряемого сигналаФормула изобретения 1. Преобразователь переменного напряжения, содержащий мдсцьтдбный преобразователь, вход которого соединен с входом устройства д выход с первым входом первого коммутатора выход которого соединен с входом гзеезвого измерительного преобразователя, мостовой термоцреобразогздтель содержащий четырехплечий резисторнььи мост, е первое плечо которого включен чувствительный элемент, сеязанныи с выходом первого измерительного преобразователя, во второе и третье плечи четырехцлечего моста включены постоянззые резисторьь, дидгондль моста соединена С ЗЗЬЬхОДОКЗ ИСтОЧНИКа ПлтаНИЯ, ЦЕРЕЫй И ЕтО- рой Гььзокьз цдмяти, первые входы кс зорых соедиьзены соответственно с первьзм и вторым выходами второго комглутаторд. первый езььхгьд г горого блока памяти соединен с ззходом зьгезрого зззлзееззтельззого цреьзбрээо- ЕдтЕЛЯ ЕЗ КОД КотОРОЬьь СОЕДЦНЕН С ВтоРЬЬМ еходоьл первого кокзьлутдторд, уцрдгзляющие входы первого и второго коммутаторов сое- дИЬ ь.ЬЬЫ С ЕЫХОдОМ бЛОКд уПраВЛЕНИя, О т - л и ч а зо щ и и с я тем, чзо, с целью расширь ния чдстозьього диапазона, в него ЕЕЗСДЕН ЬЬУЛЬ-ОЗГЭН ЦЕЗЗЗЫй ЕХОД КотоРОГО соединен с взлОдом мосзового тегзмопреоб- РаЗОЕДЗЕЛЯ Ц ЕтОРЫМ ЕхОДОМ ЦЕРЕОГО ИЗМЕ- рззтегзьного ззреобразоеателя второй вход нуль-оргдьзд соединен с ззулеезои шиной преобразователя переменного напряжения, а выход соединен с входом второьо коммутатора, выход блока управления соединен с вторььми входами первого и второго блок ьв пэзлятзл, е четвертое плечо глостового термопреобразователя включено управляемое сопротивление управляющий вход которого соедиьзен с выходом первого блока памяти, к второи диагонали четырехцлечего моста подключен вход усилителя рдзбдлансд, выход которого соединен с выходом мостового термоьзреобразователя, д еторои выход второго блока памяти соединен с выходом преобразователя переменного напряжения.2. Преобразователь по и, 1. о т л и ч аю щ и й с я тем, что первый и второй блоки памяти содержат каждый последовательно1635144 10 Составитель В,СтепанкинТех ред М. Моргентал Корректор Т.Малец Редактор А.Ревин Заказ 755 Тираж 417 Подписное В ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент"Ужгород, ул,Гагарина, 101 соединенные регистр последовательного приближения, вход которого соединен с первым входом блока памяти, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым выходом блока памяти, формирователь импульсов, вход которого соединен с вторым входом блока памяти, а выход - с первым входом элемента ИЛИ. второй вход которого соединен с вторым выходом регистра последовательных приближений, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом 5 регистра последовательных приближений,причем выход цифроаналогового преобразователя второго блока памяти соединен с вторым выходом второго блока памяти.