Линейный преобразователь действую-щего значения переменного напряженияв постоянное

(23) Приоритет Государственный комитет СССР ао делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 317. . 7 (088. 8) Дата опубликования описания 150481 71) Заявител Ульяновский политехнический институ 54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЧСТВУЮ ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПО ЯННОЕ 2ключатель, выходы которого соединенысо входами, соответственно, первогои второго запоминающих устройств,а вход - с выходом дифференциального усилителя, .один из входов кото,рого подключен к выходу электротеплового преобразователя, блок управления переключателями 21 .Однако, такой преобразователь име ет значительную погрешность от нелинейности из-за отличия функции преобразования электротепловсго преобразователя от квадратичной и измене"ния напряжения запоминающего устрой ства в режиме хранения.Цель изобретения .- повышение точности устройства.Указанная цель достигается тем,что в линейный преобразователь дейст вующего значения переменного напряжения в йостоянное,содержащий элект"ротепловой преобразователь, дифференциальный усилитель постоянного тока,первое и второе запоминающие устройства, первый синхронный переключатель,один из входов которого соединен совходом устройства, второй синхронный переключатель, выходы которогосоединены со входами, соответственно, 30 первого и второго запоминающихуст Изобретение относится к электро-измерительной технике и может быть использовано для построения точных аналоговых и цифровых вольтметров действующего значения переменн го напряжения.Известен линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий электротепловой преобразователь, усилитель постоянного тока, запоминающее устройство, индикатор и два синхронных переключателя 11.Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная дрейфом нуля усилителя постоянного тока и неквадратичностью функции преобразования электротелового преобразователя.Наиболее близким по технической сущности является линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий электротепловой преобразователь, дифференциальный усилителЬ постоянного тока, первое и второе запоминающие устройства, первый синхронный переключатель, один из входов которого соединен со входом .устройства, второй синхронный пере: сИ ( ройств а вход - с выходом дифференциального усилителя, один из входов которого подключен к выходу электро- теплового преобразователя, блок управления переключателями, введены сумматор, выход которого соединен со входом электротеплового преобразователя, один из входов подключен к выходу первого запоминающего устройства, а другой - к выходу первого переключателя, источник опорного напряжения, подключенный ко второму входу дифференциального усилителя, и модулятор, вход которого соединен со входом второго запоминающего устройства, а выход - со вторым входом первого переключателя.15На чертеже представлена схема предлагаемого линейного преобразователя т:йствующего значения переменного напряжения в постоянное.Линейный преобразователь действую щего значения переменного напряжения в,постоянное содержит электротепловой преобразователь 1 (например термодреобразователь, терморезистор), соединенный с одним из входов диффе ренциального усилителя 2 постоянного тока с большим коэффициентом усиления и с выходом сумматора 3, к одному из входов которого подключен выход запоминающего устройства 4, источник 5 опорного напряжения, подключенный к другому входу дифференциального усилителя 2 постоянного тока, второе запоминающее устройство б, соединенное с модУлятором 7 блок 8 35 управления переключателями, первый синхронный переключатель 9, выход которого подключен к другому входу сумматора, а один из входов соединен с .выходом модулятора, второй синхронный переключатель 10, вход которого 40 соединен с выходом дифференциального усилителя 2 постоянного тока, а выходы - со входами запоминающих устройств 4 и б.Работа линейного преобразователя действующего значения переменного напряжения в постоянное осуществляется в два такта. В первом такте контакты переключателей 9 и 10 находятся в положении приведенном на чертеже. На вход электротеплового преобразователя 1 поступает измеряемое напряжение О и напряжение с выхода запоминающего устройства 4. Навыходе дифференциального усилителя 2 устанавливается напряжениеЕ, = КЬО -АЧ (КЕ., + О )3(1)где К коэффициент усйления дифференциального усилителя 2;коэффициент передачи модулятора 7;К - коэффициент передачи запоминающего устройства 4;О - напряжение источника 5 опор 0ного напряжения;Р М )- Функции преобразования26электротеплового преобразователя 1.Напряжение на выходе электротеплового преобразователя 1 при этом О = Оо - - " (2) Е К Очередной импульс блока 8 управления перекоммутирует контакты переключателей 9 и 10 в другое положение, начинается второй такт работы устройства. Вход запоминающего устройства 8 с помощью переключателя 10 отключается от схемы и на его выходе фиксируется напряжение К Е в течение всего второго такта работы устройст-. ва.Теперь на вход электротеплового преобразователя 1 поступает напряжение запоминающего устройства 4 и переменное напряжение с выхода модулятора 7, который позволяет осуществить квадратурное сложение сигналов в сумматоре 3.Напряжение на выходе усилителя 2 во втором тактеЕ =К О 0-сСЧ(К;Е. (1+Р) +(3 Е), (3) где Ю =дЕ/Е и дЕ - соответственно относительное и абсолютное изменение напряжения на запоминающем конденсаторе запоминающего устройства 4, возникающее из-за различных утечек. Напряжение Е 2 с выхода дифференциального усилителя 2 запоминается во вспомогательном запоминающем устройстве б, выход которого является выходом преобразователя.Напряжение на выходе электротеплового преобразователя" 1 во втором такте можно определить из Формулы (3) О 2 = ОО Е К(4)Из выражений (2) и (4) следует, что. О = О 1 + - (Е 2 -т)ю1 при К 1, ОО,Следовательно, в предлагаемом устройстве электротепловой преобразователь 1 работает в режиме стабилизации температуры подогрева, чем обеспечивается более высокая точность и линейность .преобразовайия.действительно, с учетом равенства (1) и (3) Функция преобразования устройства гдеОЧ(0 )( К ) 2 )есть погрешность от нелинейности5 функции преобразования.-входное напряжение электротепловогопреобразователя 1.Анализ формулы (б) показывает, чтоэлектротепловой преобразователь 1работает в одной точке характеристики (режим стабилизации температурыподогрева), которая определяется выбором ОО. Погрешность от нелинейности практически не зависит от видафункции преобразования электротеплового преобразователя 1.В предлагаемом устройстве такжеснижена погрешность преобразования,вызванная нестабильностью величиныЕ , хранящейся в запоминающем устройфУстве 4 во втором такте,Относительная погрешность конденсаторного запоминающего устройства=- - +(и-Е) 00%, (8) Иу ЯС 1где- время разряда вовремя второго такта работы устройства);С- емкость конденсатора памяти;О - напряжение на конденсаторепамяти;. К - сопротивление утечки конМденсатора памяти;3 - ток утечки элементов, подМключенных к конденсатору1памяти в режиме хранения.Из приведенного выражения следует,что погрешность конденсаторного запоминающего устройства уменьшается сувеличением ОВ известном устройстве О = О,в предлагаемом устройстве Ос = Е.Как следует из (7) при О-О, Е.,-+ Оп .Следовательно, относительная погреш-ность запоминающего устройства 440при малых входных сигналах в 10-50раз меньше, чем в известном,Таким образом, предложенное изоб-.ретение позволяет снизить погрешности, обусловленные неквадратичностьюфункции преобразования электротеп.лового преобразователя и изменением напряжения конденсаторного запоминающего устройства в режиме хранения при.малых входных сигналах, тем самым повысить точность преобразования.Формула и.обретенияЛинейный преобразователь действующего значения переменного напряженияв постоянное, содержащий электротепловой преобразователь, дифференциальный усилитель постоянного тока, первое и второе запоминающие устройства,первый синхронный переключатель, одиниз входов которого соединен со входомустройства, второй синхронный переключатель, выходы которого соединенысо входами, соответственно, первогои второго запоминающих устройств, авход - с выходом дифференциальногоусилителя, один из входов которогоподключен к выходу электротепловогопреобразователя, блок управления переключателями, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены сумматор, Выход которого соединен со входомэлектротеплового преобразователя,один из входов подключен к выходупервого запоминающего устройства,а другой - к выходу первого переключателя, источник опорного напряжения, подключенный ко второму входудифференциального усилителя, и модулятор, вход которого соединен совходом второго запоминающего устройства, а выход - со вторым входомпервого переключателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бешкарев А.В. и Погов В. С.Автоматические измерительные преоб"разователи, основанные на методезамещения. Информационно-измерительная техника. Труды МЭИ, вып.254М у 1975, ри2. Авторское свидетельство СССРР 513322, кл. С 01 В 19/22, 28.05.76822057 акаэ 1840/68 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.