Устройство для преобразования среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИК 09) (1 И зсю С 01 К 19/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОбРетений и ОткРытий САН ОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ(56) 1. Волгин Л.И. Линейные электрические преобразователи, М 1971, с, 179, рис, 3.24.2, Авторское свидетельство СССР гг.949527, кл. С 01 К 19/22, 1982 одинвый т о кл е выи д входу рой в ус(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕсодержащее два термореэистивных пре -обраэователя, образованных нагревателем и термореэистором, причемвход устройства подключен черезпервый резистор и первый нагревательк общей шине, через усилитель-ограничитель и первый управляемый делитель напряжения в . к одному из входосумматора, через первый и второйрезисторы - к второму входу сумматора, выход которого через третий резистор и второй нагреватель соединенс общей шиной, первый усилитель,о твен го у иия,чнос н яи г"ряв ьнодомвходнапряего ОРСКОМУ СВИД з входов которого через перрморезистор соединен с его м, а через второй терморезисс общей шиной, источник опорапряжения, непосредственно ченный к первым входам второго ьего усилителей, а через перелитель напряжения - к другому первого усилителя, причем втоод второго усилителя соединен дом первого усилителя, выход ства подключен к выходу вто-. силитепя и соединен непосредо с управляющим входом первоавляемого делителя напряжечерез второй делитель напря - с вторым входом третьего силителя, о т л и ч а ю щ е е тем, что, с целью повышения т ти, в него дополнительно введ генератор переменного напряже второй управляемый делитель н жения, включенные последовате между общей шиной и другим вх сумматора, причем управляющий второго управляемого делителя жения соединен с выходом трет усилителя.1107064 2второй операционный усилитель, выходкоторога соединен с выходной шинойвторой целитель напряжения, третийоперационный усилитель сумматор на 7пряжений, управляемый делитель напряжения и усилитель-ограничитель, причем второй вывод терморезистара первого ТРП соединен с выходом первогооперационного усилителя и первымвходом второго операционного усилителя, второй вход которого соединенс вторым выводом источника опорногонапряжения и первым входом третьегооперационного усилителя, второйвход которого через второй делительнапряжения соединен с выходной шиной, а выход - с вторым выводом второго ограничительного резистора ипервым входом сумматора напряжения,выход которого соединен с вторымвыводом третьего ограничительногорезистора, а второй вход - с выходомуправляемога делителя напряжения,управляющий вход которого соединенс выходной шиной, вход - с выходомусилителя-ограничителя, вход которога соединен с входной шиной, а второй вывод терморезистора второйТРП соединен с вторым входом первого операционного усилителя2 1.Недостатком известного устройства является ограниченная точность,вызванная неодинаковым реагированием ТРП на постоянный и переменныйток вследствие эффекта Пельтье иТомсона в нагревателях ТРП. Погрешность измерений может достигатьнескольких процентов в зависимости Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в аналоговых и цифровых измерителях переменного напряжения,Известно устройство среднеквадратичного значения переменного напряжения, содержащее два термарезистивных преобразователя, включающих нагреватель и термарезистор,10 вход устройства соединен с нагревателем первого термопреобразователя, операционный усилитель, вход которого через первый резистор и терморезистср первого преобразователя соединен с общей шиной, вход операционного усилителя соединен через второй резистор и терморезистор второго термопреабразователя с общей шиной и через третий резистор также с об щей шиной, выход операционного усилителя который является выходом преобразователя, через дегп.тель напряже,ния соединен с нагревателем второго термапреобразавателя 1 1 , 15 Недостатком устройства являетсянизкая точность преобразования,связанная с неодинаковым реагированием термапреабраэователей на постоянный и переменный ток,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройства среднеквадратическога значения переменного напряжения в постоянное; содержащее первый и второй терморезистивные преобразователи,. первые выводы нагревателей которых соединены с общей шиной, второй вывод нагревателя первого термарезистивнаго преобразователя соединен с объединенными первыми выводами перного и второго ограничительных резисторов, второй вывод первого из которых соединен с входной шиной, вто - рай вывод нагревателя второго термарезистивного преобразователя (ТРП) соединен с первым выводам третьего ограничительного резистора, а первый вывод термарезистора этого преобразователя соединен с общей шиной, источник опорнога напряжения (ИОН), первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй - через делитель напряжения с первым входом первого операционного усилителя, второй вход которого соединен с первым выводам термореэистара первого ТРП,от динамического диапазона входныхсигналов,Цель изобретения - повышение точности преобразования путем устранения погрешности терморезистивных преобразователей, вызванной неодинаковым реагированием их нагревателей на постоянный и переменный ток,Поставленная цель достигается тем, что в устройство среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, содержащее два термарезистивных преобразователя, образованных соответствующим нагревателем и термарезистаром, причем вход устройства подключен через первый резистор и первый нагреватель к общей шине, через усилитель-ограничитель и первый управляемьш делитель напряжения - к одному из входовэ 11 сумматора, через первый и второй резисторы - к второму входу сумматора, выход которого через третий резистор и второй нагреватель соединен с общей шиной, первый усилитель, ,адин из входов которого через первый терморезистор соединен с его выходом, а через второй терморезистор - с общей шиной, источник опорного напряжения, непосредственно подключенный к первым входам второго и третьего усилителей, а через первый делитель напряжения - к другому входу первого усилителя, причем второй вход второго усилителя соединен с выходом первого усилителя, выход устройства подключен к выходу второго усилителя и соединен непосредственно с управляющим входом первого управляемого делителя напряжения, а через второй делитель напряжения - с вторым входом третьего усилителя, дополнительно введены генератор переменного напряжения и вт й управляемый делитель напряжения, включенные последовательно между общей шиной и другим входом сумматора, причем управляющий вход второго управляемого пелителя напряжения соединен с выходом третьего усилителя.На чертеже представлена структурная схема устройства среднеквадратического значения напряжения в посто 25 30 В исходном состоянии, при отсутствии измеряемого напряжения Б (й)8 хна входе 1 преобразователя, выходное напряжение Ео источника 9 опор- кого напряжения через первый делитель 10 напряжения (ДН), козффициент передачи которого равен 0,5,поступает на неинвертирующий входпервого операционного усилителя 5,на выходе которого появляется напряжение 07064 4лем 12 второго ТРП, второй выводкоторого черезограничительный резистор 13 связан с выходом сумматора 14.5Первый вход сумматора 14 соединен с выходом первого управляемогоделителя 15 напряжения, вход которого через усилитель-ограничитель 16соединен с входом 1 преобразователя,Второй вход сумматора 14 связан свыходом второго управляемого делителя 17 напряжения, а через резистор18 и резистор 2 - с входом устройства. Вход второго управляемогоделителя 17 соединен через генератор 19 переменного напряжения с общей шиной. Управляющие входы первого, 15 и второго 17 управляемых делителей напряжений соединены с выходами второго 6 и третьего 8 усилителей соответственно.Устройство работает следующим образом.Ео Ео К,Ф - +Вых 2 2у1 35 янное,Устройство содержит вход 1,который через первый резистор 2 соединен с нагревателем 3 первого ТРП,терморезистор 4 которого одним выводом соединен с инвертирующим входомпервого усилителя 5, а вторым выводом - с его выходом и инвертирующимвходим второго усилителя 6, выходкоторого соединен с выходом устройства, который через второй делитель7 напряжения подключен к инвертирующему входу третьего усилителя 8,неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника 9 опорногонапряжения и к неинвертирующемувходу первого усилителя 6, а черезпервый управляемый делитель 10 напряжения - с неинвертирующим входомпервого усилителя 5. Терморезистор11 второго ТРП одним выводом соединен с инвертирующим входом первогоусилителя 5, а вторым - с нагревателем 3 первого ТРП и с общей шиной,к торая также связана с нагревате 40 45 50 55 где К и К - сопротивления термо+ 11резисторов первого ивторого ТРП,При равенстве сопротивлений терморезисторов 4 и 11 на выходе первого усилителя 5 устанавливается напряжение, равное напряжению источника 9 опорного напряжения (ИОН). Таким образом, на обоих входах второгоусилителя 6 действуют равные по величине и знаку напряжения, вследствие чего напряжение на его выходе,на инвертирующем входе третьего усилителя 8 и на выходе преобразователяравно нулю (Пь,= О). Напряжение Ес выходе ИОН 9 через третий усилитель 8 в той же полярности поступает на управляющий вход второго управляемого делителя 17 напряжения,под действием которого переменноенапряжение с выхода генератора 19через второй управляемый делитель 12110706 10 40 напряжения поступает на второй входсумматора 14 и резистор 18, а затемс выхода сумматора 14 на резистор 13,Переменный ток через резисторы 18и 13 проходит через нагреватели 3и 12 соответственно первого и второго ТРП, выделяя в них тепло Джоулячто приводит к выводу обоих ТРП висходный температурный режим, Выбором напряжения ИОН 9 и напряжениягенератора 19 выбирается положениерабочих точек ТРП на тех участкахих вольт-амперных характеристик(ВАХ), где чувствительность и линейность ВАХ преобразования оптимальны,При подаче измеряемого напряженияБ(с) на вход 1 преобразователячерез нагреватель 3 первого ТРП протекает ток, под действием которого 20в нагревателе 3 выделяется теплоДжоуля и изменяется величина сопротивления терморезистора 4, напримеруменьшается при отрицательном ТКСтерморезистора. Уменьшение сопротивления терморезистора 4 приводитк уменьшению коэффициента усиленияи выходного напряжения первого усилителя 5, что вызывает нарушениеустановленного баланса напряжений З 0на входах второго усилителя 6,Под действием разности напряжений на входах второго усилителя бна его выходе появляется постоянноенапряжение, которое прикладываетсяк управляющему входу первого управляемого делителя 15 напряжения.На его выходе получают прямоугольныедвухполярные импульсы, частота ифаза которых совпадают с частотойи фазой входного напряжения У(С).а уровень зависит от уровня первона 6чального 1) (С), которые поступаютна первый вход сумматора 14. Вследствие этого через нагреватель 12второго ТРП протекает дополнительный переменный ток, что приводит кповышению температуры терморезистора 11 и, как следствие, к уменьшениюего сопротивления. Последнее обстоятельство вызывает увеличение коэффициента передачи у первого усилителя5, который в установившемся тепловомрежиме близок к исходному, а на выходе второго усилителя 6 и выходепреобразователя установится постоянное выходное напряжение, пропорциональное действующему значению Бз (1).ВхЧасть выходного напряжения черезвторой делитель 7 напряжения поступает на инвертирующий вход третьегоусилителя 8, вызывая уменьшение еговыходного тока, что, в свою очередь,приводит к уменьшению переменногоцдка, поступающего через делитель 17на второй вход сумматора 14, а черезнего и резисторы 13 и 18 - на нагреватели 12 и 3 ТРП, чем обеспечивается их первоначальный тепловой режимтерморезрсторов 11 и 4.Протекание по нагревателям 3 и12 ТРП только переменных токовисключает дополнительные погрешностиэтих ТРП, такие как погрешность отасимметрии и перехода с постоянногона переменный ток, так как эффектыПельтье и Томсона на переменномтоке не проявляются,Таким образом, использование предлагаемого устройства в измерительнойаппаратуре позволит повысить метрологические характеристики измерителей среднеквадратического сигналапеременного напряжения.1107064 тор А,Тяск каз 5752/31ВНИ Тираж 711 ИЛИ Государственного комитета делам изобретений и открыти осква, Ж, Раушская наб., ПодписноеССР