Преобразователь действующего значения несинусоидального напряжения в частоту

Союз СоветскихСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 742813(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ Изобретение относится к электроизмсрительной технике и может быть использовано для преобразования действующего значения несинусоидального напряжения или тока в пропорциональное значение частоты периодического напряжения. 5Известны преобразователи действующего значения переменного напряжения в частоту, выполненные на основе одного квадратичного преобразователя с периодическим переключением преобразуемого напряжения (тока) и напря о жения цепи обратной связи на его входе 1.Однако такие устройства являются малочувствительными.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь15 действующего значения несинусоидального напряжения в частоту, содержащий точный инерционный преобразователь, состоящий из после. довательно включенных переключателя, термо.20 преобразователя, усилителя, синхронного детектора, цепь управления которого и цепь управления переключателя соединены с генератором низкой частоты, быстродействующий грубый линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, выход которого, так же как и выход точного инерционного преобразователя, подсоединен к входам сумматора, преобразователь постоянного напряжения в частоту и обратный преобразователь частоты в напряжение (2).Недостатком зтих устройств является малое быстродействие из-за низкой частоты переключения (0,5 - 1 Гц), что обусловлено боль. шой тепловой инерционностью электротепло. вых преобразователей. Кроме того, в замкнутых схемах преобразования, в которых реализуется глубокая отрицательная обратная связь, существенно понижена результирующая чувствительность преобразования, Поэтому известные устройства прн своей высокой точности не могут быть использованы для преобразования быстро меняющихся величин в высокочувствительных информационно- измерительных системах. Цель изобретения - повышение чувствитсль.ности преобразователей несинусоидальных иа35 3 . 74пряжений и токов в частоту при сохранениивысокой точности преобразования.Поставленная цель достигается тем, что впреобразователе действующего значения неси.нусоидального напряжения в частоту, содержащем точный инерционный преобразователь, состоящий из последовательно включенных пере.ключателя, термопреобразователя, усилителя,синхронного детектора, цепь управления которого и цепь управления переключателя соединены с генератором низкой частоты, быстродействующий грубый линейный преобразовательдействующего значения переменного напряженияв постоянное, выход которого, также как ивыход точного инерционного преобразователя,подсоединены к входам сумматора, преобразователь постоянного напряжения в частоту и обратный преобразователь частоты в напряжение,к выходу сумматора подключен преобразова.тель постоянного напряжения в частоту, выходная клемма которого соединена через обратныйпреобразователь частоты в напряжение с первымвходом переключателя; второй вход которогосвязан с входной клеммой устройства и входом быстродействующего грубого линейногопреобразователя.Изобретение поясняется чертежом, где приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит переключатель 1, низ.кочастотный генератор 2, термопреобраэова.тель 3, усилитель низкой частоты 4, синхроп.ньй детектор 5, сумматор 6, квадратичныйпреобразователь 7, усилитель 8 постоянноготока, корнеизвлекающая схема 9, преобразователь 10 постоянного напряжения в частоту,обратный преобразователь 11 частоты в напряжение, делитель 12 постоянного напряжения,точный инерционный преобразователь 13, быст.родействующий грубый линейный преобразова.тель 14.Преобразуемое напряжение О, и выходноенапряжение обратного преобразователя Ог по.ступают на переключатель 1, который управляется низкочастотным генератором 2. При непрерывной работе переключателя с частотой, значительно меньшей частоты преобразуемого напряжения, на выходе термопреобраэователя 3появляется переменная составляющая частотыкоммутации, Амплитуда этого напряженияпропорциональна разности квадратов напряжений О и Ог.Напряжение частоты коммутации усиливается усилителем 4 и выпрямляется синхроннымдетектором 5. Выпрямленное напряжениеОз 8 (О - Ог)г,где 8, - крутизна преобразования одноканаль.ного тракта сравнения 1 - 5, поступает с выхода преобразователя 13на один вход сумматора 6. 2813 АНа второй вход сумматора воздействует вы.ходное напряжение линейного преобразователя14 действуоцего значения, выполнешого, например в виде последовательно соединенныхквадратора 7, усилителя 8 и корнеизвлекающей5схемы 9. Поэтому выходное напряжение линей.ного преобразователяО = ЯгОгде Яг - крутизна его преобразования по дей.10 ствующему значению,Суммарное напряжение О, = Оз+ 04 воз.действует на преобразователь 10 постоянногонапряжения в частоту.т = Яз (Оз + 04),15где Яз - крутизна преобразования частотногопреобразователя.С помощью обратного преобразователя 11 зна.чение выходной частоты преобразуется в напря.жение20где 84 - крутизна обратного преобразователя,При достаточно большой крутизне преобразования одноканального тракта сравнения (8,Яг)автоматически происходит выравнивание мощностей, выделяющихся в нагревателе термопреобра.зователя 3. Таким образом(Е О) - (Мг Ог) г=(1 сЯ, Г) г или= 8 04где О - действующее значение преобразуемогонапряжения.Для повышения чувствительности и быстро.действия всего преобразователя крутизна обрат.ного преобразования выбирается из условия841. В этом случае выходная часЯг Я,тота Х = 18 гЯзК а сравниваемые напряжеЮния равны (Ог = О ). При отклонении крутизны преобразования линейного преобразователя напряжения 8, и частотного преобразова 4 тблЯ Яз от номи нальньЗХ значений нарушаетсяравенство сравниваемых напряжений (О чь Ог).ЯРазностное напряжение Оз восстанавливает первоначальное значение частоты т, соответству.ющее деиствующему значению преобразуемого4 напряжения О-,ЯТак как коммутационное преобразованиеосуществляется только в канале преобразова.иия погрешности, то быстродействие всего нреобразователя в основном определяется неточным, но быстродействующим линейным преобразователем 7, 8, 9, Чувствительность преобра.зования может быть высокой, так как отри.цательная обратная связь действует по погрец- ности преобразования, а не по преобразуемойвеличине,При сильных искажениях формы преобра.эуемого напряжения возчикает дополнительнаяпогрешность из-за огранлченной полосы пропускания быстродействующего линейного пре 5 7428) образователя, например преобразователя, с квадратором и корнеиэвлекающей схемой на полупроводниковых диодах. Однако одноканальная схема сравнения вырабатывает корректирующее напряжение Оэ, которое восстанавливает номинальное значение крутизны преобразования 82 ВЗ1по действующему значению8преобразуемого напряжения,В ряде случаев схему преобразователя мож О но существенно упростить. Так крутизна преобразования постоянного напряжения в частоту Зз может быть стабилизированна местной отрица.тельной обратной связью. Поэтому высокая точность всего, преобразования обеспечивается при 15 стабилизации крутизны. преобразования только быстродействующего линейного преобразователя 82, Для этого в схему преобразователя допол.нительно вводится делитель 12 постоянного напряжения, входом подключенный к выходу сумматора 6. Выход делителя напряжения соединен с одним из входов автоматического переключателя (входом со стороны цепи обратной связи).Коэффициент деления делителя напряжения 12 Квыбирается равным номинальному зна чению крутизны преобразования быстродействующего линейного преобразователя (К 9=82) .В этом случае О 2 = -= 2 4 = Ои разностное напряжение Оз Отсутствует (Оз=0)заПри изменении 82 нарушается равенство коммутируемых напряжений по действующему значению и вырабатывается разностное напря.жение Оз, которое автоматически компенсирует погрешность преобразования переменного напря.жения в постоянное. При использовании ста.бильного частотного преобразователя 10 надобность в обратном преобразователе 11 (преобра 3 6эоиагеле частопл в действующее зла ение напряжения) отпадает.Формула изобретенияПреобразователь действующего значениянесинусондального напряжения в частоту, содержащий точный инерционный преобразователь,состоящий нэ последовательно включенных переключателя, термопреобразователя, усилителя,синхронного детектора, цепь управления которого и цепь управления переключателя соединены с генератором низкой частоты, быстродействующий грубый линейный преобразовательдействующего значения переменного напряжения в постоянное, выход которого, также каки выход точного инерционного преобразователя, подсоединены к входам сумматора, преобразователь постоянного напряжения в частотуи обратный преобразователь частоты в напряже.ние,отличающийся тем,что,сцелью повышения чувствительности, к выходусумматора подключен преобразователь постоян.ного напряжения в Частоту, выходная клеммакоторого соединена через обратный преобразователь частоты в напряжение с первым входомпереключателя, второй вход которого связанс входной клеммой устройства и входом быстродействующего грубого линейного преобразователя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Догановский С, А. Устройства запаздывания и их применение в автоматических систе.мах. М., "Машиностроение", 1966, с, 266.2, Авторское свидетельство СССР М 238003,кл. 6 01 й 19/18, 1968.742813 оставитель В. Вагановехред Р.Олиянактор 3. Шубенко рректор Е. Папп Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб