SU924596A2 - Линейный преобразователь действующего значени переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания аналоговых* и цифровых измерителей .переменного напряжения и аппаратуры контроля переменных электрических напряжений произвольной формы.

По основному авт. св. № 849085 известен линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй терморезистивные преобразователи , каждый из которых состоит из двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель, выход которого соединен с выходной шиной и через первый ограничительный резистор с первым выводом одного из нагревателей вто- ’ рого терморезистивного преобразователя, второй вывод которого-соединен с общей шиной, другой нагреватель которого включен параллельно с одним из нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого через второй ограничительный резистор подключен к входной шине, а также первый и второй масштабные преобразователи, первый дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, второй дополнительный дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен через первый-масштабный преобразователь к выходу источника· опорного напряжения, а его инвертирующий вход через терморезистор второго т.ерморезистивного преобразователя соединен с общей шиной устройства, а через терморезистор первого терморезистивного преобразователя - с его выходом, инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилителя подключены соответственно к выходу второго дополнительного усилителя и к выходу источника опорного напряжения, а не инвертирующий и инвертирующий входы первого дополнительного усилителя ¹ соединены с выходом источника опорного напряжения и через второй масштабный преобразователь ~ с выходом основного усилителя соответственно [1] .

Недостатком преобразователя является узкий диапазон частот измеряемых напряжений.

Цель изобретения - расширение диапазона частот измеряемых напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в линейный преобразователь дейстдующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий’ источник опорного напряжения, первый и второй терморезистивный преобразователи, каждый из которых состоит из.двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель , выход которого соединен с вы-: , ходной шиной, пер'вый ограничительный резистор, первый вывод которого через один из нагревателей второго терморезистивного преобразователя соединен с общей шиной, другой нагреватель которого включен параллельно с одним из нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого через второй ограничительный резистор подключен к. входной шине, а также первый и второй масштабные преобразователи,первый дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, второй дополнительный дифференциальный усилитель, инвертирую. щий вход которого подключен через первый масштабный преобразователь к выходу источника опорного напряжения , а его инвертирующий вход через терморезистор второго терморезистивного преобразователя соединен с общей шиной устройства, а через терморезистор первого терморезистивного преобразователя - с его выходом, инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилителя подключены соответственно к выходу второго дополнительного усилителя и к выходу источника опорного напряжения, а неинвер15 тирующий и инвертирующий входы первого дополнительного усилителя соединены с выходом источника опорного напряжения и через второй масштабный преобразователь - с выходом основного усилителя соответственно, введены формирователь импульсов и комму' татор, включенный между выходной шиной и вторым выводом первого ограничительного резистора, входная шина через формирователь импульсов соединена с управляющим выводом коммутатора .

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый и второй терморезис.тивные преобразователи, 2 и 3, основной дифференциальный операционный усилитель.4, выходную шину 5, первый ограничительный резистор 6, второй ограничительный резистор 7, входную шину 8, первый и второй масштабные преобразователи 9 и 10, первый и второй дополнительные дифференциальные операционные усилители 11 и 12, формирователь 13 импульсов, коммутатор 14.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого напря ' жения на входной шине 8 преобразователя выходное напряжение первого масштабного преобразователя 9 усиливается дополнительным дифференциальным операционным усилителем 12, коэффициент передачи которого определяется отношением величины сопротивлений терморезисторов терморезистивных преобразователей 2 и 3, включенных в цепь обратной связи усилителя 12.

При равенстве коэффициентов передачи масштабного преобразователя 9 и усилителя 12 на выходе последнего ' появляется напряжение, равное по величине и знаку напряжению источника 1 опорного напряжения. На обоих вхо. дах основного дифференциального операционного усилителя 4 действуют равные по величине и знаку напряжения, вследствие чего напряжение на его выходе, на выходе преобразователя и инвертирующем входе усилителя 11 равно нулю. Напряжение, снимаемое . с выхода усилителя 11, поступает на параллельно соединенные нагреватели первого и второго термопреобразователей 2 и 3 и задает исходный темпе ратурный режим работы терморезистивных преобразователей 2 и 3·

При подаче измеряемого напряжения Ux(t) в нагревателе первого терморезистивного преобразователя 2 выделя- 5 / ется тепло Джоуля, под действием которого изменяется величина сопротивления его терморезистора, что приводит к изменению коэффициента передачи усилителя 12. Выходное напряже- 10 ние усилителя 12 уменьшается и появляется напряжение на выходе основного дифференциального операционного усилителя 4 и на сигнальном входе коммутатора 14. 15

Одновременно измеряемое напряжение U_x(t) подается на вход формирователя 13 импульсов, с выхода которого нормированный по амплитуде импульсный сигнал поступает на управляющий 20 вход коммутатора 14.

Выходное напряжение коммутатора через ограничительный резистор 6 поступает в нагреватель терморезистивного преобразователя 3, где преоб-25 разуется в тепло Джоуля, которое приводит к изменению сопротивления его терморезистора, поддерживая коэффициент передачи усилителя 12 практически неизменным, В установившем- 30 ся режиме напряжение усилителя 12 пропорционально действующему значению измеряемого напряжения на входе преобразователя. Часть выходного напряжения преобразователя через второй ₃₅ масштабный преобразователь 10 поступает на инвертирующий вход усилителя 11, что приводит к уменьшению протекаемого через параллельно соединённые нагреватели тока, сохраняя пос- jq тоянство температуры обоих терморе>зистивных преобразователей 2 и 3 в широком диапазоне изменения величины измеряемого напряжения.

В предлагаемом устройстве расширен диапазон частот измеряемых напряжений за счет уменьшения погрешности измерения на низких и высоких частотах.

В области низких частот модуляции температуры частотой измеряемого напряжения в первом терморезистивном преобразователе компенсируется модуляцией с той же частотой измеряемого напряжения во втором терморезистивном преобразователе.

В. области верхних частот погрешность изменения уменьшается за счет компенсации потерь на паразитных реактивностях в первом терморезистивном преобразователе аналогичными потерями на 'парази+ных реактивностях во втором терморезистивном преобразо- » вателе.

Claims (1)

1. (5) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть ; использовано дл  создани  аналоговых и цифровых измерителей .переменного напр жени  и аппаратуры контрол  переменных электрических напр жений произвольной формы. По основному авт. св. № известен линейный преобразователь действующего значени  переменного напр жени  в посто нное, содержащий источник опорного напр жени , первый и второй терморезистивные преобразователи , каждый из которых состоит из двух нагревателей и терморезистора , основной дифференциальный операционный усилитель, выход которого соединен с выходной шиной и через пер вый ограничительный резистор с первы выводом одного из нагревателей второго терморе;зистивного преобразовате л , второй вывод которого-соединен с общей шиной, другой нагреватель ко торого включен параллельно с одним В ПОСТОЯННОЕ ИЗ нагревателей первого терморезистивного преобразовател , другой нагреватель которого через второй ограничительный резистор подключен к входной шине, а также первый и второй масштабные преобразователи, первый дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выведу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, второй дополнительный дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен через первый-масштабный преобразователь к выходу источникам опорного напр жени , а его инвертирующий вход через терморезистор второго терморезистивного преобразовател  соединен с общей шиной устройства, а через терморезистор первого терморезистивного преобразовател  - с его выходом , инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилител  подключены соответственно к выходу второго дополнительного усилител  и к выходу источника опорного напр жени , а неинвертирующий и инвертирующий входы первого дополнительного усилител  соединены с выходом источника опорного напр жени  и через второй масштабный преобразователь с выходом основного усилител  соответственно 1 . Недостатком преобразовател   вл етс  узкий диапазон частот измер емых напр жений. Цель изобретени  - расширение диа пазона частот измер емых напр жений. Поставленна  цель достигаетс  тем что в линейный преобразователь деиствующего значени  переменного напр жени  в посто нное, содержащий источник опорного напр жени , первый и второй терморезистивный преобразователи, каждый из которых состоит из.двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель , выход которого соединен с ва. хрдной шиной, ограничительный резистор, первый вывод которого через один из нагревателей второго тер морезистинного преобразовател  соединен с общей шиной, другой нагреватель которого включен параллельно с одним из нагревателей первого терморезистивного преобразовател , другой нагреватель которого через второ ограничительный резистор подключен к входной шине, а также первый и второй масштабные преобразователи,первы дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей , второй дополнительный диф ференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен через первый масштабный преобразователь к выходу источника опорного напр жени  , а его инвертирующий вход через терморезистор второго терморезистивнрго преобразовател  соединен с общей шиной устройства, а через терморезистор первого терморезистивного преобразовател  - с его выходом, инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилител  подключены соот ветственно к выходу второго дополнительного усилител  и к выходу источника опорного напр жени , а неинвертирующий и инвертирующий входы первого дoпoлн ireльнoгo усилител  соединены с выходом источника опорного напр жени  и через второй масштабный преобразователь - с выходом основного усилител  соответственно, введены формирователь импульсов и коммутатор , включенный между выходной шиной и вторым выводом первого ограничительного резистора, входна  шина через формирователь импульсов соединена с управл ющим выводом коммутатора . На чертеже представлена схема устройства . Устройство содержит источник 1 опорного напр жени , первый и второй терморезис.тивные преобразователи. 2 и 3, основной дифференциальный операционный усилитель Л, выходную шину 5, первый ограничительный резистор 6, второй ограничительный резистор 7 входную шину 8, первый и второй масштабные преобразователи 9 и 10, первый и второй дополнительные дифференциальные операционные усилители 11 и 12, формирователь 13 импульсов, коммутатор 1. Устройство работает следующим образом . При отсутствии измер емого напр жени  на входной шине 8 преобразовател  выходное напр жение первого масштабного преобразовател  9 усиливаетс  дополнительным дифференциальным операционным усилителем 12, коэффициент передачи которого определ етс  отношением величины сопротивлений терморезисторов терморезистивных преобразователей 2 и 3 включенных 3 цепь обратной св зи усилител  12. При равенстве коэффициентов передачи масштабного преобразовател  9 и усилител  12 на выходе последнего по вл етс  напр жение, равное по величине и знаку напр жению источника 1 опорного напр жени . На обоих входах основного дифференциального операционного усилител  t действуют равные по величине и знаку напр жени , вследствие чего напр жение на его выходе, на -выходе преобразовател  и инвертирующем входе усилител  11 равно нулю. Напр жение, снимаемое . с выхода усилител  11, поступает на параллельно соединенные нагреватели первого и второго термопреобразователей 2 и 3 и задает исходный температурный режим работы терморезистивных преобразователей 2 и 3При подаче измер емого напр жени  Ux.(t) в нагревателе первого терморезистивного преобразовател  2 выдел етс  тепло Джоул , под действием которого измен етс  величина сопротивлени  его терморезистора, что при водит к изменению коэффициента передачи усилител  12. Выходное напр жение усилител  12 уменьшаетс  и по вл етс  напр жение на выходе основного дифференциального операционного усилите/т  и на сигнальном входе коммутатора 1. Одновременно измер емое напр жение Ux(t) подаетс  на вход фррмирова тел  13 импульсов, с выхода которого нормированный по амплитуде импульсный сигнал по,ступает на управл ющий вход коммутатора 14. Выходное напр жение коимутатора через ограничительный резистор 6 поступает в нагреватель терморезистивного преобразовател  3 где преоб разуетс  в тепло Джоул , которое приводит к изменению сопротивлени  его терморезистора, поддержива  коэффициент передачи усилител  12 прак тически неизменным, В установившемс  режиме напр жение ус11лител  12 про порционально действующему значению измер емого напр жени  на входе преобразовател . Часть выходного напр жени  преобразовател  через второй масштабный преобразователь 10 поступает на инвертирующий вход усилител  11, чти приводит к уменьшению протекаемого через параллельно соединённые нагреватели тока, сохран   посто нство температуры обоих терморе13ИСТИВНЫХ преобразователей 2 и 3 в 966 широком диапазоне изменени  величины измер емого напр жени . В предлагаемом устройстве расширен диапазон частот измер емых напр жений за счет уменьшени  погрешности измерени  нз низких и высоких частотах . В области низких частот модул ции температуры частотой измер емого напр жени  в первом терморезистивном преобразователе компенсируетс  модул цией с той же частотой из 1ep eмoгo напр жени  во втором терморезистивном преобразователе. В. области верхних частот погрешность изменени  уменьшаетс  за счет компенсации потерь на паразитных реактивност х в первом терморезистивном преобразователе аналогичными потер ми напapaзиtныx реактивност х во втором терморезистивном преобразователе . Формула изобретени  Линейный преобразователь действующего значени  переменного напр жени  в посто нное по авт. св. № отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона частот, в него введены формирователь импульсов и коммутатор, включенный между выходной шиной и вторым выводом первого ограничительного резистора, причем входна  шина через формирователь импульсов соединена с управл ющим выводом коммутатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 849089,. кл. G 01 R 19/22.