Способ преобразования переменного напряжения в постоянное и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 01) А 35 Н 02 М 7/2 ИЗОБРЕТ ИОАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3364898/24-07 (22) 11.12.81 (46) 07.01.84. Бюл. В 1 (7 д) Ю.Я, .Лямец (71) Чуваыский государственный университет им. И.Н. Ульянова и Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (53) 621.314,6(088,8) (56) 1. Волгин Л,И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М., "Советское радио", 1977, с. 27,2. Авторское свидетельство СССР Р 3242492, кл. Н 02 М 7/217, 29.01;81. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .(57) 1. Способ преобразования переменного напряжения в постоянное,в котором исходное напряжение интегрируют с начала первых полупериодови с начала вторых полупериодов ивторое интегральное напряжение вычитают из первого, о т л и ч а юц и й с я тем, что, с целью повышения точности, исходное напряжениеинтегрируют также с начала третьихи с начала четвертых полупериодов,первое интегральное напряжение устанавливают равным нули на третьихи четвертых полупериодах, второена первых и четвертых, третье - напервых и вторых, четвертое - на вторых и третьих полупериодах и третьеинтегральное напряжение складываютс первым, а четвертое вычитают изнего1 Р 66004 2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что исходное напряжЕние инвертирунт, второе и четвертое напряжения получают интегрированием инвертированного напряжения и все интегральные напряжения складывают.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дополнительно сравнивают продогвительность паузы в исходном напряжении с заданным временем и устанавливают интегральные напряжения равными нулю, если пауза превышает заданное время,4. Устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее первый компаратор и два интегратора, вход первого из которых соединен с входом первого компаратора и образует. входной вывод, два ключевых элемента, шунтирующих накопительные конденсаторы интегра. торов, сумматор, выполненный, например, на операционном усилителе, выход которого образует выходной вывод, а к входам подключены выходы интеграторов, о т л и ч а ю щ е е- с я .тем, что, с целью повышения точИзобретение относится к электротехнике, в частности. к преобразовательнойтехнике, и может быть использовано в приборах, реагирующих насредневыпрямленное значение напряжения, а также для измерения переменных величин без постоянной составляющей,Известен способ преобразованияпеременного напряжения в постоянное, щв котором исходное переменное напряжение приводят к желаемому "ровнюпутем деления или усиления, формируют его модуль и подавляют пульсации 11 .35Недостаток указанного способа состоит в том, что не достигается вы сокое качество выходного напряжения,которое имеет повыизнный уровеньпульсаций.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ преобразования переменногонапряжения в постоянное, в которомисходное напряженке интегрируют сначала первых лолулериодов и с начала вторых полупериодов, а второеинтегральное напряжение вычитаютиз первого 2 .Недостаток укаэанного способа заключается в том, что первое интег- М ТГости, введен инвертор, вход которого подключен к входному выводу,второй компаратор, третий и четвертый интеграторы, выходы которых подключены к соответствующим входамсумматора, третий и четвертый ключевые элементы, шунтирующие накопитель"ные конденсаторы соответствующихинтеграторов, и два Т-триггера, подключенных входами к выходам компараторов, входы второго компаратора, второго и четвертого интеграторов соединены с выходом инвертора, вход третьего интегратора подключен к входному выводу, прямой и инверсный выходы первого и второго Т-триггера подключены к управляющим входамсоответственно второго, четвертого,первого и третьего ключевого элемен"та. 5, Устройство по п. 4, о т л и,ч а,ю щ е е с я тем, что в него введен элемент времени, вход которого через логический элемент ИЛИ-НЕ подключен к выходам компараторов, а выход - через элементы ИЛИ к управляющим входам ключевых элементов. ральное напряжение должно устанавливаться равним нулю в начале первыхполупериодов, а второе - в началевторых полупериодов. Для установкина нуль требуется определенное время,в течение которого интегрированиепроизводиться не может, следовательно, способу присуща методическаяпогрешность, .снижающая точность преобразования. Известный способ реализуется устройством, содержащим компаратор, два интегратора, два ключевых элемента, шунтирующих в начале полулериодов соответствующие накопительные кондея. сатори интеграторов, и сумматор на операционном усилителе.Недостатокуказанного устройства заключается в том, что ключевые элементы, замыкаясь в начале лолупериодов, препятствуют своевременному вступлении в действие интеграторов, что вносит. погрешность в уровень выходного напряжения.Цель, изобретенияповышение точности преобразования переменного напряжения в.постоянное.Поставленная цель достигается тем, что способу преобразования леременного напряжения в постоянное,в котором исходное напряжение интег,рируют с начала первых полупериодов . и с начала вторых полупериодов ивторое интегральное напряжение вычитают из первого, исходное напряжение интегрируют также с началатретьих и с начала четвертых полупериодов, первое интегральное напряжение устанавливают равным нулю натретьих и четвертых полупериодах,второе - на первых и четвертых,0 третье - на первых и вторых, четвер-.:тое - на вторых и третьих полупери.,одах и третье интегральное напряже ние складывают с первым, а четвертое вычитают из него. 35Кроме того, исходное напряжение инвертируют, второе и четвертое напряжения получают интегрированием инвертированного напряжения и все интегральные напряжения складывают. 2 О Дополнительно сравнивают продолжительность паузы в исходном напряжении с заданным временем и устанавливают все четыре интегральные напряжения равными нулю, если пауза 25 превышает заданное время.1Способ может быть осуществлен устройством, содержащим первый компаратор и два интегратора, вход 30 первого из которых соединен с входом первого компаратора и образует вход-. тора, второго и четвертого интеграторов соединены с выходом инвертора,вход третьего интегратора подключен 5 Ок входному выводу, прямой и инверсный выходы первого и второго Т-триггера подключены к управляющим входам соответственно второго, четвертого, первого и третьего ключевогоэлемента.1 Для обеспечения возврата при отключении исходного напряжения в устройство может быть введен элемент,времени, вход которого через логический элемент ИЛИ-НЕ подключен к выхо: дам компараторов, а выход чеоез эле-, менты ИЛИ - к управляющим входам ключевых элементов. ной вывод, два ключевых элемента, шунтирующих накопительные конденсаторы интеграторов, сумматор, выполненный, например, на операционном 35усилителе, выход которого образует выходной вывод, а к входам подключены выходы интеграторов, инвертор, вход которого подключен к входному выводу, второй компаратор, третий .,и четвертый интеграторы, выходы ко торцх подключены к соответствующим входам сумматора, третий и четвертый ключевые элементы, шунтирующие накопительные конденсаторы соответствующих интеграторов, и два Г-триггера, подключенных входами к выходам ,компараторов, входы второго кампараНа Фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя, на Фиг. 2 -. то же, часть предназначенная для возврата; на Фиг. 3 - кривые, поясняющие сущность способа; на фиг. 4 временные диаграммы работы преобразователя.Преобразователь (Фиг. 1) содержнт инвертор 1, компараторы 2 и 3, первый из которых подключен к входному выводу преобразователя (" Вход" ), а второй - к выходу инвертора 1, Т-триггеры 4 и 5, подключенные к разным компараторам, интеграторы 6-9, из которых первый и третий подключены входами к фВходу" преобразователя, а второй и четвертый - к выходу инвертора 1, ключевые элементы 10-13, шунтирующие накопительные конденсаторы 14-17 интеграторов, и сумматор 18, входы которого подкли чены к выходам интеграторов. Ключевые элементы 10-13 выполнены управляемыми. управляющие входы первого и третьего ключевых элементов 10-12 соединены с прямыми выходами тригге" ров 4.и 5, а второго и четвертого элементов 11 и 13 -.с инверсными выходами.В необходимых случаях к компараторам 2 и 3 через логический элемент ИЛИ-НЕ 19 (Фиг, 2) подключен элемент времени 20 и все ключевые элемент 10 13 связаны с триггерами 4 и 5 через элементы ИЛИ, например, между прямым выходом триггера 5 и управляющим входом ключевого элемента 10 включен элемент ИЛИ 21, а вторые входы элементов ИЛИ Подключены к выходу элемента времени Э.На фиг. 3 и 4 показаны графики следующих величинг 22 - исходное (входное) напряжение; 23-2 б - четыре интегральных напряжения, 27- выходное напряжение 28 - сигнал компаратора 2 ф, 29 - сигнал компаратора 3, 30 - сигнал прямого выхода триггера 4, 31 - сигнал прямого выхода триггера 5, 32-35 - диаграьвц коммутации ключевых элементов 10-13.,Интервалы, соответствующие разомкнутому состоянию кличей, эаштрихораны.(Фиг. 4).Способ преобразования переменного напряжения в постоянное заключается в том, что исходное напряжение интегрируют, начиная с разных ин тервалов: первых, вторых, третьих и четвертых, а также устанавливают интегральные напряжения равными нулю на соответствующих интервалах. Получают четыре напряжения, отстающие друг от друга на,один полупериод, затем первое и третье склады вают, а второе и четвертое вычитают из них. Спустя один полупериод Миг. 3) получают постоянное выходное напряжение 27, уровень которогопропорционален средневыпрямленномузначении исходного напряжения, причем йорма последнего никакой ролиздесь не играет.Если исходное напряжение 22 ещеи инвертируют, то напряжения 24и 26 получают интегрированием инвертированного напряжения, тогда нсечетыре интегральных напряжения всумме дают постоянное напряжение 27. ОУстройство, реализующее,.описанный способ, (фиг, 1) работает следующим образом.Однополупериодные сигналы 28и 29 (Фиг. 4), Формируемые компараторами 2 и 3, подаются на Т-триггеры 4 и 5, которые выполняют функциюделения частоты на два. Выходныесигналы 30 и 31 триггеров 4 и 5,дополненные еще и их инверсиями, 20совпадают по длительности с периодами исходного напряжения, составленными иэ разных сочетаний полупериодов.Триггеры упра ляют ключевыми элементами 10-13, которые, в свою очередь, периодически шунтируют конденсаторы 14-17, вследствие чего выходные напряжения 23-26 интеграторов6-9 устанавливаются равными нулю на Зопротяжении смещенных друг относительно друга периодов. В зависимости от начального состояния Т-триггеров 3 и 4 последовательность работыключевых элементов 10-13 может бытьразной, но это означает лишь, чтов диаграммах 32-35 и 23-26 отдельные графики поменяются местами,что не отразится на результирующемнапряжении 27.В предлагаемом преобразователе фключевые элементы 10-13 периодически,замыкаются нацелый период. Этого времени более чем достаточно дляполного разряда конденсаторов 14"17,зарядкоторых всегда начинается с 45нулевого уровня, причем точно в начале соответствующих полупериодон.ДОполнительные блоки выполняютследующую Функцию (фиг. 2).Если исходное напряжение равно 50нулю, то сигналы на выходах компараторов 2 н 3 также имеют нулевойуровень. Соответственно на выходелогического элемента ИЛИ-НЕ 19 появляется сигнал высокого уровня, запускающий элемент времени 20, кото" рый, отсчитав заданное время, сработает и через элемент ИЛИ 21 подаст сигнал управления на эамыкание ключевого элемента 10, а черезтри других элемента ИЛИ (не показаны) - на замыкание остальных ключевых элементов Ы. В результатенадежно предотвращается появлениенапряжения ма находе устройствапри нулевом. уровне исходного напряжения. Когда же уровень исходного напряжения повышается, один из компараторов 2 или 3, воздействуя своим сигналом на элемент ИЛИ-НЕ 19, снимает сигнал с входа элемента . времени 20, который сразу же вознращается, а так как сигнал от триггера 5 на элемент ИЛИ 21 в тотмомент не поступает, то, и с клоченого элемента 10 сигнал управлениябудет снят; Ключевой элемент размыкается, предоставляя интегратору б воэможность обрабатывать исходное напряжение,. Если в нем имеются па"узы, то они не могут вызвать замыкание ключевых элементов 10-13, поскольку их продолжительность недостаточна для срабатывания элементавремени 21. Инвертор, компараторы, интеграто-ры и сумматор могут быть выполненына операционных усилителях.ФПриведенный способ, реализуемый описанным устройством, свободен от методической погрешности. Выбирая пороги компараторов несравненно меньшими амплитуды исходного напряжения, т.е. используя их в режиме индикации нуля, можно добиться того, чтобы интегрированием был охвачен весь период напряжения. В отличие от прототипа ключи, разряжающие конденсаторы, своей работой не создаютпогрешности преобразования, Таким образом достигается повыжние точности,Заказ одписное 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,056/57 ВНИИП по 13035, Тираж 672Государственногоелам изобретенийосква, Ж, Раушс омитета СС открытий кая наб.,