Измерительный линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения

(5 1 4 М ИЕ ИЗОБ ПИСА Т И К ДВТ еобразователь ебует подбора кам термоэлекобразователей,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ. (71) Новосибирский электротехнический институт .(56) Авторское свидетельство СССР М 1359748, кл. 0 01 В 19/03, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1105824, кл. О 01 Я 19/02, 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕ-. ОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение м,б, использовано в приборах, измеряющих среднеквадратическое значение электрических сигналов, ПреобраИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании приборов, измеряющих среднеквадратическое значение электрических сигналов,Известен и реоб разовател ь среднеквадратических значений электрических сигналов, содержащий два квадратичных термоэлектрических преобразователя, блок вычисления квадратного корня и интегратор. Разность сигналов с выходов квадратичных преобразователей поступает на вход интегратора, с выхода которого сигнал поступает на корректирующий вход блока вычисления квадратного корня и изменяет напряжение на его выходе до тех пор, пока разность среднеквадратических значений входного и выходного сигналов не станет равной нулю. зовател ь содержит суммирующе-фил ьтрующий блок 1, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя и входом генератора 2 треугольного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора 3, второй вход которого соединен с входной шиной преобразователя, вы- ход компаратора 3 подключен к управляющему входу первого ключа 4, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока 1, другой вход которого подключен к выходу второго ключа 5, входная шина преобразователя соединена с входами первого 4 и второго 5 ключей, управляющий вход второго ключа 5 подключен к выходу компаратора 3, 3 ил. Однако известный примеет сложную схему и тр. идентичных по характериститрических квадратичных пречто не технологично.Известен также измерительный преобразователь среднеквадратичного значения напряжения, содержащий суммирующефильтрующий блок, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя и входом генератора треугольного напряже. ния, выход которого соединен с первым входом компаратора и входами ключей, второй вход компаратора подключен к входной шине, а его выход - к управляющему входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока, другой вход которого подключен к выходу второго ключа, а управляющий вход второго ключа соединен с синхронизирующим выходом генератора треугольного напряжения.Данный измерительный преобразователь среднеквадратического значения имеет низкую точность из-эа того, что его 5 квадратор обладает низкой чувствительностью. Действительно, в соответствии с работой квадраторов, постоянная составляющая квадратора преобразовател Я 5 кмР 5 мгс - свс10кв тм 15 30(3) гО вых - (4 А дР) фмАмплитуда треугольного напряженияАм пропорциональна выходному напряжению преобразователя 35Ам=К Овых, (4)где Ки - коэффициент пропорциональности,Подставляя (4) в (3), получают2ОтсюдаЪ д ,Д,/,Г ВЬЮК-иВ выражении ( составляющая Поэтому, учитыОд Овых 4 Ки Ох ая, что при малых ХполучаютОх КО вых -2 Ки де Од Овых 2 Ки Ог или с учетом выражений8) где их А2ДМР = ВО -, 4мБ сто ь.Ох - среднеквадратическое значение входного напряжения;Ам - амплитуда треугольного напряжения, 20На выходе суммирующе-фильтрующего блока постоянное напряжение1 хгО " 4 А Уф (2) где Кф - коэффициент передачи суммирующе-фильтрующего блока,С учетом напряжения дрейфа нулевого уровня суммирующе-фильтрующего блока ОдР Уп г, =2, . (9)ОдОх/2 КиОвых 2 ОщПогрешность от влияния дрейфа нулевого уровня суммирующе-фильтрующего блока в прототипе определяется составляющей )пЦель изобретения - повышение точности преобразования за счет уменьшения влияния погрешности от напряжения дрейфа нулевого уровня суммирующе-фильтрую- щего блока, а также упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе среднеквадратического значения напряжения, содержащем суммирующе-фильтрующий блок, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя и входом генератора треугольного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной преобразователя, выход компаратора подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока, другой вход которого подключен к выходу второго ключа, входы первого и второго ключей соединены с вторым входом компаратора, а управляющий вход второго ключа подключен к выходу компаратора,На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу; на фиг.3 - пример реализации генератора треугольного напряжения.Линейный преобразователь средне- квадратического значения напряжения содержит суммирующе-фильтрующий блок 1, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя и входом генератора 9 треугольного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора 3, второй вход которого соединен с входной шиной преобразователя, выход компаратора 3 подключен к управляющему входу первого ключа 4, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фил ьтрующего блока 1, другой вход которого подключен к выходу второго ключа 5. Входная шина преобразователя соединена с входами первого 4 и второго 5 ключей, а управляющий вход второго ключа 5 подключен к выходу компаратора 3,Генератор 2 треугольного напряжения содержит генератор прямоугольных импульсов типа меандра б, выход которого соединен с управляющим входом ключа 7, выход которого подключен к входу интегратора 8. Первый вход ключа 7, второй вход которого соединен с общей точкой, являетсявходом генератора 2 треугольного напряжения, а выход интегратора 8 - его выходом.Измерительный линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения работает следующим образом.Треугольное напряжение О(т) с выхода генератора 2 треугольного напряжения сравнивается с входным напряжением Ох в компараторе 3 (фиг.2 а). В результате сравнения компаратор 3 выдает управляющий сигнал на управляющие входы ключей 4 и 5. Один из ключей, например ключ 4, нормально замкнут, а другой (ключ 5) - нормально разомкнут. В результате сравнения, если мгновенные значения входного напряжения меньше, чем мгновенные значения треугольного напряжения (фиг.2 а), ключ 4 нормально разомкнут, а ключ 5 нормально замнут. Если мгновенные значения входного напряжения больше, чем мгновенные значения треугольного напряжения (фиг,2 а), то под действием управляющего сигнала с выхода компаратора 3, ключ 4 замыкается, а ключ 5 размыкается. На первый вход суммирующе-фильтрующего блока 1 поступает входное напряжение Ох в течение интервала времени т 2 (фиг,2 в), а на второй вход (инвертирующий) суммирующе-фильтрующего блока 1 - в течение интервала времени т 1 (фиг.26).Допуская, что входное напряжение является постоянным, покажем, что преобразователь осуществляет линейное преобразование среднеквадратического значения входного напряжения.На фиг.2 а показано треугольное напряжение От(т) с периодом Т и амплитудным значением Ам, а также преобразуемое входное напряжение Ох Площади импульсов (фиг.26, в), поступающих на прямой и инвертирующий входы суммирующе-фильтрую- щего блока 1 соответственно равны 81=т 1 Ох, За=12 Ох. (10) Значение т 1 можно найти из подобия треугольников АВС и МВй: = илиМй ВК т 1 Ам - Ох % АМ Отсюда 11= - .(11) Т АМ Ох г АМ Аналогично, из подобия треугольников МОЕ и СОО Т Ам+Ох(20) З=- " . (13)2 - 2 АМСредние значения заштрихованных импульсов (фиг.26, в) за период треугольного 5 напряжения характеризуют напряжения на входах суммирующе-фильтрующего блока 1 Ц:Ь ы М т =г Ф - Ус 0"(4) "0 Окв=01-02=Ох /Ам,Напряжение на выходе суммирующефильтрующего блока 1хОгОвых=А Кф, 15 М где Кф - коэффициент передачи суммирующе-фильтрующего блока 1.Генератор 2 треугольного напряжения работает следующим образом.Генератор прямоугольных импульсов типа меандра 6 формирует последователь 1 ность импульсов с частотой - , где Т - пеТ риод треугольного напряжения, управляющих ключом 7, В течение первого полупериода Т/2 на вход интегратора 8 подается выходное напряжение преобразователя, а на время второго полупериода вход интегратора 8 заземляется. Амплитуда треугольного напряжения Ам, формируемого на выходе интегратора 8, пропорциональна выходному напряжению преобразователяАм=Ки Овых, (16) где Ки - коэффициент преобразования генератора 2 треугольного напряжения. Подставляют (16) в выражение (15); х г Овых К .ОКфивыхОтсюда 40 Овых= - Ох=К Ох, Ки, К где К = - коэффициент преобразова Киния преобразователя. 45 Таким образом. преобразователь осуществляет линейное преобразование.Наибольшее влияние на точность преобразования оказывает напряжение дрейфа Одр нулевого уровня 50 суммирующе-фильтрующего блока 1, которое добавляется к входному напряжению суммирующе-фильтрующего блока 1О О вых =(О др+ - ")Кф, (18)Ам С учетом (16)К, что при малых Х ивл ир ф" и и/ г - " г ели 3 клв- и и 7 лв г - " г" я и Клрои ул+ - 2 и -и гцл- С 1 рФ видно, что приданного преогрешность от вня в рассмотраза меньше,т амплитуды(25) Кд и у, харак- З 5 ияния дрейуровня лака 1, Для ажения (1) и щих преоб О икву ) оставляющие у погрешности от влнулевогофильтрующего бм в (9) и (22) вырОкв соответствуюУрр Ур2 -- щ) Сравним сризующие и суммирующе- этОГО подстав (14) для Окв и разователей: . гдеДля прототипа выходное напряжение Овых определяется выражением (7).Для сравнения необходимо, чтобы рассматриваемые преобразователи работали в одинаковых условиях, т.е. коэффициенты преобразования обоих преобразователей были равны и допустимые коэффициенты амплитуды К входных сигналов одинаковы,Так как условием работоспособности для обоих преобразователей является АмГпах Ох(т)Ги20 тах Ох тГ 25)О тодопустимыи коэффициенпреобразователей равенАмКддоп ОПринимаем коэффициентьвания преобразователей равнмер, 1, т.е. Оных=-.Ох, Тогдвыражения (1 6)А м К и О выхдоп О Подставляя Авв из (25), получают Из выражений (28) и (29динаковых условиях работбразователя и прототипа,лияния дрейфа нулевого уренном преобразователе вем у прототипа Согласно изобретению можно применить генератор треугольного напряжения с более простой схемой, так как отсутствует необходимость в формиррвании синхронизирующего прямоугольного напряжения для управления вторым ключом.Формула изобретения Измерительный линейный преобразователь среднеквадратического значения напряжения, содержащий суммирующе-фильтрующий блок, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя и входом генератора треугольного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной преобразователя, выход компаратора подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого соединен с первым входом суммирующе-фильтрующего блока, другой вход которого подключен к выходу второго ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и упрощения устройства, входы первого и второго ключей соединены с вторым входом компаратора, а управляющий вход второго ключа подключен к выходу компаратора.1744654 оставитель С.Рубанхред М,Моргентал Редактор Л,Пчолинск Корректор М. Кучерявая оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 каз 2196 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5