Преобразователь переменного напряжения в постоянное

СОЮСОЦИАЛ 19) 8 Л з(5 ц Г 01 К 19 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ПГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1) 3534378/18-21(53) 621.317.72:621.314.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 653568, кл. С 01 К 19/02, 1975.2. Волгин Л,И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное, М., "Советское радио", 1977, с. 141-143, рис. 3-27 (прототип).(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя, а другой - к первому выводу термопары второго термопреобразователя, свободные выводы термопар термопреобразователей подключены к общей шине, нагреватель второго термо преобразователя включен между общей шиной и выходом первого дифференциального усилителя, а нагреватель первоготермопреобразователя соединен с входными шинами, .о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введенвторой дифференциальный усилитель,между входами которого включен первыйпотенциометр, движок которого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя и входапервого дифференциального усилителя,каждый из входов второго дифференциального усилителя подключен к общейшине через отдельные первый и второйрезисторы, а выход второго дифферен-циального усилителя подключен черезконденсатор к точке соедннения третьего резистора и второго потенциометра, увавдвижок и свободный вывод которогосоединены с общей шиной, а свободный двывод третьего резистора подключен кточке соединения вывода термопарывторого термопреобразователя и входапервого дифференциального усилителя.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано 5 в приборах для измерения среднеквадратического (эффективного) значения напряжения.Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное с уровнем 10 среднеквадратического значения входного напряжения, содержащий первый термопреобразователь с нагревателем и термопарой, второй термопреобразователь с нагревателем и термопа рой, один вывод которой соединен с общей шиной, а другой через термопару первого термопреобразователя подклю" чен к первому входу усилителя, другой вход которого соединен с общей 20 шиной. Нагреватель первого термопре" обраэователя включен между общей и входной шинами, а нагреватель второго. термопреобразователя - между общей и выходной шинами, при этом к выходной шине подключен также эмиттер транзистора, база которого соединена с выходом усилителя, а коллектор - с шиной для подачи питания 14.Недостатком данного преобразовате О ля является его низкое быстродействие, вызванное разбросом времени установления термопреобраэователей.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преоб раэователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, дифференциальный усилитель, один вход которого 4 О подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя, а другой - к первому выводу термопары второгб термопреобразователя, свободные выводы термопар подключены к об щей шине, нагреватель второго термопреобраэователя включен между общей шиной и выходом дифференциального усилителя, нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными 50 шинами, выход дифференциального усилителя подключен к входу усилителя напряжения, выход которого через последовательно соединенные конденсатор и резистор подключен к входу дифференциального усилителя, соединенному с термопарой первого термопреобразователя2 . Недостатком известного преобразователя является сложность его настройки на максимальное быстродействие, так как для этого необходимо подобрать пару термопреобразователей с одинаковым временем установления, а термопреобразователи имеют большой раз" брас по времени установления.Целью изобретения является повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобразователя, а другой - к первому выводу термопары второго термопреобразователя, свободные выводы термопар термопреобразователей подключены к рбщей шине, нагреватель второго термопреобразователя включен между общей шиной и выходом первого дифференциального усилителя, а нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами, дополнительно введен второй дифференциальный усилитель, между входами которого включен первый потенциометр, движок кото" рого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя, каждый иэ входов второго дифференциального усилителя подключен к общей шине через отдельные первый и второй резисторы, а выход второго дифференциального усилителя подключен через конденсатор к точке соединения третьего резистора и второго потенциометра, движок и свободный вывод которого соединены с общей шиной, а свободный вывод третьего резистора подключен к точке соединения вывода термопары второго термопреобразователя и входа первого дифференциального усилителя.На чертеже приведена электрическая схема преобразователя.Преобразователь содержит первый 1 и второй 2 термопреобразователи с нагревателями и термопарами, первый дифференциальный усилитель 3, один вход которого подключен к первому выводу термопары первого термопреобраэователя 1, а другой - к первому выводу термопары второго термолреоб60 3 11096 разователя 2, свободные выводы термопар термопреобразователей 1 и 2 под" ключены к общей шине, нагреватель второго термопреобразователя 2 включен между общей шиной и выходом пер 5 вого дифференциального усилителя 3, а нагреватель первого термопреобразователя соединен с входными шинами, В преобразователь дополнительно введен второй дифференциальный усилитель 1 О 4, между входами которого включен первый потенциометр 5, движок которого подключен к точке соединения термопары первого термопреобразователя 1 и входа первого дифференциального усилителя 3, каждый из входов второго дифференциального усилителя 4 подключен к общей шине через отдельные первый б.и второй 7 резисторы, а выход второго дифференциального усилителя 4 подключен через конденсатор 8 к точке соединения третьего резистора 9 и второго потенциометра 10, дви" жок и свободный вывод которого соединены с общей шиной,а свободный вывод; третьего резистора 9 подключен к точке соединения вывода термопары второго термопреобразователя 2 и входа первого дифференциального усилителя 3.Преобразователь переменного напря- ЗО жения в постоянное работает следующим образом.Первый термопреобразователь 1 преобразует входное напряжение в постоянное, пропорциональное эффективному значению входного напряжения, а вто- З 5 рой термопреобразователь 2 преобразует выходное постоянное напряжение дифференциального усилителя 3, являющееся выходным напряжением преобразователя.40Разность напряжений термопар термопреобразователей 1 и 2 усиливается, первым дифференциальным усилителем 3. Поскольку коэффициент усиления первого дифференциального усилителя 3 имеет 45 большую величину, то его выходное напряжение растет до тех пор, пока разность напряжений термопар термопреобразователей 1 и 2 практически не станет близкой к нулю, При этом с высокой точностью постоянное выходное напряжение первого диффеенциального усилителя 3 равно эффективному значению входного напряжения. Если на вход преобразователя подается скачок переменного напряжения, го напряжение на первом входе первого диффе" ренциальцого усилителя 3 4=оЧ (-е "), ( ) где- напряжение на первомвходепервого дифференциальногоусилителя 3;О 2 - среднеквадратическое (эффекстивное) значение напряженияна входе преобразователя;д( - коэФфициент передачи первого термопреобразователя 1;- время;е( - постоянная времени первоготермопреобразователя 1.Напряжение 0 поступает также на входы второго дйфференциального усилителя 4 через резисторы 6 и 7 и потенциометр 5, посредством которых устанавливают нужный знак выходного напряжения второго дифференциального усилителя 4 и коэффициент его усиления, На выходе второго дифференциального усилителя 4 появляется напряжение=1 сЧ 1-е " ( ) где 04, - выходное напряжение второгодифференциального усилителя4;К 4, - коэффициент его усиления.При этом к выводам потенциометра 10 прилагается напряжение где- падение напряжения на потенциометре 10;С 8 - емкость конденсатора 8;К - значение сопротивлениямежду точкой соединенияконденсатора 8 и потенциометра 10 с учетом сопротивлений потенциометра 10,резистора 9, сопротивлениятермопары термопреобразова"теля 2 и входного сопротивления дифференциальногоусилителя 3.Сопротивление Я можно менять с помощью потенциометра 10. Напряжение на втором входе дифференциального усилителя 3, поступающее с выхода дифференциального усилителя 4, равно СВР -1/С й -/ О ку= - е е -е 1 (е)8) где ).) - напряжение, поступающее навторой вход дифференциаль, 8 . .1положительным, если ьг( Г, - отрицательным, а если 2 ь 1 равным нулю. Последний случай совпадает с результатом настройки преобразователяпутем подбора термопреобразователей.С учетом (7) и (8) получаем 1 О-( -1(Г -ф2 г1 СйЧ 1 е -еЕ Ч Е -е -Ч:б (Э)с 23, Ч 1:ч,с другой стороны15 2 ф(ьЧ то(, Ч 1-Г 2 (11)23 2 6 ЫХгде о 2 - коэффициент передачи второготермопреобраэователя 2;- выходное напряжение диффевыхренциального усилителя 3, являющееся также выходным на"пряжением преобразователя.Из (10) и (11) следует, что выходное напряжение преобразователя 25(6) В случае неравенства времени установления первого термопреобразователя 40 17 и второго термопреобразователя 2 при помощи потенциометров 5 и 10 устанавливают(7) С Р:8 4 и 1109ного усилителя 3 с выходадифференциального усилителя 4;- коэффициент передачи делителя напряжения, образованного резистором 9 ивходным сопротивлением дифференциального усилителя 3с учетом сопротивления термопары термопреобразователя 2. К второму входу дифференциального усилителя 3 прилагается также напряжение термопары второго термопреобразователя 202 э , которое алгебрамв чески суммируется с напряжением Ь 2 так как при соответствующем выборе сопротивления резистора 9 выходное напряжение термопреобразователя 2практически полностью прилагается к нему. Поскольку коэффициент уси" ления дифференциального усилителя 3 достаточно велик, то напряжение между его входами практически равно нулюЧ-(Ч +Ч )аО, ) где 1 - напряжение на первом входедифференциального усилителя 3.Из уравнения (1), (4) и (5) сле- дует Таким образом,при достаточно большом коэффициенте усиления дифференциального усилителя быстродействие преобразователя максимально и не зависит от разброса времени установления термопреобразователей. Такой результат совпадает с результатом, получаемым при подборе термопреобразователей с одинаковым временем установления, Однако термопреобразователи имеют большой разброс по этому параметру, а предлагаемый преобразователь позволяет получить максимальное быстродействие при использовании пары произвольно выбранных термопреобразователей за счет его настройки посредством двух потенциометров,осуществление которой намного проще, чем подбор термопреобразователей.1109 ЬЬО Составитель А. Пучковскийа Техред Л. Коцюбняк Корректор О, Луговаг филиал ППП Патент ф г, Ужгородом ул, Проектная, 4 Редактор И. Ш Заказ б 025/30 Тираж 711 ВНИИПИ Государственно по делам изобретении 113035, Москва, Ж, Подписноеа СССРийнаб., д. 4 комнт и откр аушская