Калибратор переменного напряжения

Сефз Сфеетсмнк Совреааистнчежик Фесвублик(53) М. Кл.з с присоединением заявки М С 01 й 35/00 Государственный комитет СССР ио яелаю июбретеиий и открытий(54) КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ис,пользовано в качестве прецизионного источника калиброванного переменного напряжения с высокой стабильностью выходного напряжения, например, для поверки электроизмерительных приборов переменного тока.Известен калибратор напряжения,со держащий источник переменного напряжения, управляемый делитель напряжения, источник опорного напряжения и дифференциальный фотоэлектрический компаратор напряжения 1.Недостатком этого калибратора яв ляется наличие фотоэлектрического компаратора напряжения, обладающего сравнительно низкой временной и температурной стабильностью и требующего специальной калибровки его характе ристики в процессе работы, которая выполняется вручную.Известен также калибратор напряжения, содержащий источник переменного напряжения, регулирующее звено, усилитель мощности, два фотоэлектрических компаратора напряжения одновременного сравнения, два дифференциальных усилителя рассогласования, схему управления, емкость,запоминакщую сиг нал рассогласования, и масштабный преобразователь калиброванного напрй" жения с дискретным переключением коэффициентов передачи (индуктивный делитель, напряжения) 2)Недостатком известного калибратора напряжения является наличие двух фотоэлектрических компараторов напряжения одновременного сравнения, обладающих сравнительно низкой временной и температурной стабильностью и требующих подбора элементов компарирукщих преобразователей; а также специальной ручной или автоматической калибровки их характеристик в процессе работы. Кроме того, наличие компаратора, работакщего в одной точке вольтамперыой характеристики компарирующего преобразователя, соответствующей номинальному рабочему току, позволяет выполнить. калибратор с од" ним значением выходного напряжения. Все промежуточные значения выходного напряжения получавт на выходе индуктивного делителя, вносящего значительную погрешность, увеличивакщего габариты, и потреблякщего значительнув мсщность от источника переменного напряжения, и ограничивающего частотный диапазон.Цель изобретения " повьзаение точ" ности и расщирение динамического диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем, что в калибратор напряжения, содержащий источник опорного напряжения, ис" точннк регулируемого переменного на,пряжения, состоящий иэ последовательно включенных задающего генератора, регулирующего звена и усилителя мощйости, схему управления, дифференциальный усилитель рассогласования, два компаратора йапряжения и запоми-. нающую емкость сигнала рассогласования, дополнительно введены две запоминающие емкости, повторитель напряжения, размыкающий и пять переключающих контактов схемы управления, при этом выход источника опорного напря-. жения через первый переключающий контакт соединен со входом первого ком" паратора напряжения и вторым переключающим контактом, выход усилителя мощности через второй переключающий контакт соединен со входом второго компаратора напряжения и первым переключающим контактом, первая запоминающая емкость через третий переключающий контакт соединена с выходом . первого компаратора напряжения и пятым переключающим контактом, вторая запоминающая емкость через четвертый переключающий контакт соединена со входом повторителя напряжения итретьим переключающим контактом,выход повторителя напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя рассогласования, инвертирующий вход которого через пятый переключающий контакт соединен с выходом второго компаратора напряжения и четвертым переключакщим контактом, причем выход дифференциального усилителя рассогласования через размыкающий контакт схемы управления соединен с запоминающей емкостью сигнала рассогласования и регулирующим звеном источника регулируемого переменного напряжения. Кроме того, компараторы напряжения содержат полупроводниковые термоэлементы,имеющиь тепловой контакт, по крайней мере, с тремя безреактивными нагревателями, и операционные усилители, подклю. ченные к выходу полупроводниковых термоэлементов.На чертеже представлена функциональная схема калибратора напряжения.Схема устройства содержит источник 1 опорного напряжения, схему 2 управления, содержащую основное коммутирующее реле 3 с пятью переключающими контактами 4 - 8 и дополнительное реле 9 с размыкающим контактом 1 О, первый компаратор 11 напряжения, состоящий из полупроводникового термоэлемента 12 и операционного усилителя 13, второй компаратор 14 напряжения, состоящий нэ полупро .водникового термоэлемента 15 и операционного усилителя 16, первую ивторую запоминакщие емкости 17 и 18,источник 19 регулируемого переменного напряжения, состоящий иэ последовательно включенных задающего генератора 20, регулирующего звена 21 иусилителя 22 мощности, дифференциальный усилитель 23 рассогласования,повторитель 24 напряжения, запоминаф кицую емкость,. 25 сигнала рассогласования, переключатель 26 пределов выходного напряжения и эадатчик 27 программы работы схемы управления.Калибратор напряжения работаетследующим образом,Опорное напряжение с выхода источника 1 опорного напряжения через первый переключающий контакт 4 основного коммутирующего реле 3 поступает20 на вход первого компаратора 11 напряжения. Выходной сигнал компаратора11 через третий переключакщий контакт 6 заряжает первую запоминающуюемкость 17. Далее по команде задатчи 2 ка программы работы схемы управления,выполненного например, в виде релевремени, срабатывает основное коммутирующее реле 3, которое переключаетсвои контакты. Прн этом вход первогокомпаратора 11 напряжения подключается к выходу источника 19 регулируемого переменного напряжения, а еговыходное напряжение через пятый переключающий контакт 8 подается на инвертирукщий вход дифференциальногоусилителя 23 рассогласования. Напряг,ение с первой эапоминакщей емкости17 подается через третий переключающий контакт б и повторитель 24 напряжения на неинвертирукщий вход диффеЮ ренциального усилителя 23 рассогласования. При неравенстве действующихзначений выходных напряжений источника 1 опорного напряжения и источника19 регулируемого переменного напряже 4 ния на выходе дифференциального усилителя 23 рассогласования возникаетсигнал рассогласования, запоминаемыйзапоминающей емкостью 25 сигнала рассогласования и воздействукщий на рещ гулирующее звено 21, стабилизируя выходное напряжение калибратора, т.е.поддерживая неизменным напряжение навыходе усилителя 22 мощности. В сработанном состоянии основного коммутирующего реле 3 опорное напряжениечерез первый переключающий контакт 4поступает на вход компаратора 14 напряжения, аналогичный компаратору13 напряжения, выходной сигнал которого через четвертый переключающий0 контакт 7 запоминается эапоминакщейемкостью 18. Далее в момент возвратаосновного коммутирующего реле 3 в ,исходное состояние напряжение с запо минающего конденсатора 18 прикладывается к повторителю 24 напряжения ис855573 согласования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения точности и расширения динамическогодиапазона измерения, дополнительновведены две запоминающие емкости,повторитель напряжения, размыкающийи пять переключающих контактов схемыуправления, прн этом выход источника опорного напряжения через первыйпереключакщий контакт соединен совходом первого компаратора напряжения и вторым переключающим контактом,выход усилителя мощности через второй переключающий контакт соединенсо входом второго компаратора напряжения и первым переключающим контах том, первая запоминающая емкость .через третий переключакщий контактсоединена с выходом первого компаратора напряжения и пятым, переключающим контактом, вторая, запоминающая 20 емкость через четвертый переключаю 25 50 через него к неинвертнрующему входудифференциального усилителя 23 рассогласования, к инвертирукщему входукоторого, в свою очередь, прикладывается напряжение с выхода второгокомпаратора 14 напряжения. При неравенстве этих напряжений на выходе диФференциального усилителя рассогласования возникает сигнал рассогласования, который воздействует на регу"лирующее звено 21. Для устранениявлияния переходного процесса, возникающего на выходах компараторов во время перенлючения контактов основного коммутирующего реле З,на выходное напряжение калибратора предусмотрено дополнительное реле 9 с раэьикающимконтактом 10. Это реле отключает выход дифференциального усилителя 23рассогласования от регулирующегозвена 21 иа время длительности переходного процесса. Регулирующее звено в это время управляется напряжениемва запоминающей емкости 25 сигналарассогласования. Использование в калибраторе дифференциального усилителя 23 рассогласования с большим коэффициентом подавления сигнала общеговида снимает с полупроводниковых термоэлементов компараторов 11 и 14 напряжения требование строгой идентичности и длительной стабильности их характеристик. Выполнение источника опорного напряжения многопредельным, а полупроводниковых термоэлементоас несколькими нагревателями позволяет исключить из калибратора индуктивиые делители напряжения, упростить структуру усилителя мощности и снизить требования ко входным параметрам поверяемых приборов, также повысить точность и расширить динамический диапазон измерения. Формула изобретения Калибратор переменного напряжения, содержащий источник опорного напряжения, источник регулируемого переменного напряжения, состоящий из последовательно включенных задающего генератора, регулирующего звена и усилителя мощности, схему управления, дифференциальный усилитель рассогласования, два компаратора напряжения и запоминающую емкость сигнала рас 35 40 45 щий контакт соединена со входом повторителя напряжения и третьим пере"ключающим контактом, выход повторителя напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциальногоусилителя рассогласования, инвертирующий вход которого через пятый переключакщий контакт соединен с выходом второго компаратора напряжения ичетвертым переключакщим контактом,причем выход дифференциального усилителя рассогласования через разьнкающий контакт схемы управления соединен с запоминающей емкостью сигнала рассогласования и регулирующим звеном источника регулируемого переменного напряжения.2. Калибратор по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что компараторы напряжения содержат полупроводниковые термоэлементы, имеющие тепловой контакт, по крайней мере, с тремя безреактивными нагревателями, и операционные усилители, подключенные к выходу полупроводниковых термоэлементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Ройтман М.С, и др. Генератор- калибратор ГКА. - "Измерительная техника", 1975, 9 11, с. 84-85.2. Фомичев Ю.И. и др. Генератор- калибратор ГКА. фИзвестия ТПИ", 1974, т. 298, с, 66-70 (прототип).