Калибратор напряжения

 

КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содерисавднй источник опорного напряжения , к вьгхоцу которого подключен вход ключа интегратор, к выходу которого подключен -фиксатор урговня, линейный детектор , вь1ходом соециненный с входом интегратора-, блок управления, соответСТвутошие выходы которого подключены к управляющим входам ключа, фиксаторе уровня и управляемого генератора, а вход блока управления соеоинен с первым входным выводом ,отличаюший - с я тем, что, с целью .расширения функциональных возможностей, в него введены блок счетчиков, блок запоминания и блок цйфроаналогового преобразования, причем блок счетчиков включен между выходом управляемого генератора и первым входом блока запоминания, а управляющий вход блока счетчиков подключен к соответствующему выходу блока управления, второй вход блока запоминания соединен с вторым входным вывоi дом, а выходы - с соответствующими управляющими входами блока, цифроанало- (Л гового преобразования, вход которого соединен с выходом фиксатора уровня, а выходы - с соответствующими выходными выводами, при этом выход ключа подключен к введенному дополнительному входу интегратор, а вхоц линейного детектора соединен с первым выходным ел выводом. 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК (19) (И!

3(5() (т 05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (2:1) 3741646/24-07 (22). 19.07.82 (:46.) 23.11.83. Бюл. № 43 (7.2) И. Ю. Сергеев, Ю. M. Туз, B. И. Губарь, В. Г. Левон, А. Г. Струнин, А.; Ф. Минийло, В. В. Фецив, (О. В. Демченко, М. И. Гумеров, Г. И. Ларионова, Г. Х. Ягуцин и А. А. Шибаев (71) Киевский орцена Ленина политехнический:институт им. 50-летия Великой

Октябрьской социалистической революции (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

¹ 532092, кл. G 05 F 1/44, 197 4.

2. Авторское свидетельство СССР № 612218, кл. G 05 F 1/40, 1977. (54) (57) КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, соцержаший источник опорного напряжения, к выхоцу которого поцключен вхоц ключа, интегратор, к выходу которого поцключен .фиксатор уровня, линейный це тектор, выхоцом соециненный с вхоцом интегратора; блок. управления, соответствуюшие выходы которого поцключены к управляюшим входам ключа, фиксатора уровня и управляемого генератора, а вход блока управления соецинен с первым входным вывоцом, о т л и ч а ю ш и й— с я тем, что, с целью .расширения функциональных возможностей, в него ввецены блок счетчиков, блок запоминания и блок цифроаналогового преобразования, причем блок счетчиков включен между выхоцом управляемого генератора и первым вхоцом блока запоминания, а управляюший ахоп блока счетчиков подключен к соответствуюшему выходу блока управления, второй вхоц блока запоминания соецинен с вторым вхоцным вывоцом, а выходы - с соответствуюшими управляюшими входами блока цифроаналогового преобразования. вход .которого соецинен с выходом фиксатора уровня, а выхоцы — с соответствуюшими выхоцными выводами, при этом выход ключа поцключен к. ввеценному дополнительному входу. интегратора, а вход линейного цетектора соецинен с первым выхоцнымвывоцом.

1 1056

Изобретение относится к электротехнике, в частности к калибраторам переменного напряжения, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем и систем автоматического контроля и управления.

Известен калибратор напряжения, соцержаший зацаюший генератор, управляю ший элемент, источник опорного напряжения, цифференциальный компаратор 10 и усилитель., Это устройство прецстав ляет собой совокупность эацаюшего гене ратора и стабилизатора напряжении переменного тока, Выхоцное напряжение в этих устройствах стабилизировано (не зависит от колебаний напряжения эацаюшего ге нератора), а его значение управляется значением напряжения опорного источни- ка Г1 3, Нецостатком является невозможность использования этого устройства при необхоцимости прецизионного эацания выхоцного переменного напряжения с зацанным и легко управляемым спектром, а также цля зацания набоРа выхоцных напряжений, прецставляюших собой гармонические составляющие сигнала с наперецзацанным спектром.

Наиболее близким к изобретению

30 по технической сушности является калибратор напряжения, соцержащий источник опорного напряжения, к выходу которого подключен вхоц ключа, интегратор, к вы хоцу которого поцключен Фиксатор уровня, линейный детектор, выхоцом соециненный с входом интегратора, блок управления, соответствукицие выхоцы которого поцключены к управляюшему вхоцу ключа, фиксатора уровня и управляемого генератора, а вхоц блока управления сое»

40 цинен с первым вхоцным вывоцом (2).

Спектр сигнала этого устройства связан с его формой. Форма сигнала созцается в управляемом генераторе. Практичес45 кие возможности созцания сигналов сложной формы в значительной степени ограничены с возрастанием сложности сигнала (чего требует усложнение заданного спект ° ра сигнала). Получить набор напряжений, прецставляюших собой гармонические составляюшие сигнала с наперецзацанным спектром, и легко перестраивать соотношения межцу амплитудами гармоничес«их составляюших, а также их фазовые сдвиги невозможно, что ограничивает функ- циональные возможности известного устройства.

151 2

Йелью изобретения является расширение функциональных возможностей калибратора напряжения.:

Поставленная цель цостигается тем, что в калибратор напряжения, содержаший источник опорного напряжения, к выхоцу которого поцключен вхоц ключа, интег ратор, к выхоцу которого поцключен фиксатор уровня, пинейньгй детектор, выхоцом соециненный с вхоцом интегратора, блок управления, соответствуюшие выхоцы которого поцключены к управляющим вхоцам ключа, фиксатора уровня и управляемого генератора, а вхоц блока соединен с первым вхоцным вывоцом, ввецены блок счетчиков, блок запоминания и блок цифроаналогового преобразования, причем блок счетчиков включен межцу . выхоцом управляемого генератора и первым вхоцом бло-: (7 ка запоминания, а управляюший ахоп блока счетчиков поцключен к соответствую шему выхоцу блока управления, второй вхоц блока запоминания соецинен с вторым вхоцным вывоцом, а выхоцы - с соответствуюшими управляюшими входами блока цифроаналогового преобразования, вхоц которого соецинен с выхоцом фиксатора уровня, а выхоцы - c соответствую» шими выхоцными вывоцами, пря этом выхоц ключа поцключен к введенному цополнительному вхоцу интегратора, а вхоц линейного цетектора соединен с первым вьаоцным вывоцом.

На фиг. Х представлена структурная схема предлагаемого калибратора напряжения; на фиг. 2 - пример построения устройства управления.

Устройство содержит источник 1 опор ного напряжения, к выхоцу которого поцключен ключ 2, интегратор 3, к выхоцу которого ноцключен фиксатор 4 уровня, линейный детектор 5, поцключеиный к интегратору 3, блок 6 управления, поц» ключенный к ключу. 2, фиксатору 4 уровни и к, первому вхоцному вывоцу, управляемый генератор 7, поцключеиный к блоку 6 управления, блок. 8 счетчиков, поцключен- ный к управляемому генератору 7 и бло- ку 6 управления, блок 9 запоминания, поцключенный к выхоцу блока 8 счетчиков и к второму вхоцному вывоцу, блок 10 цифроаналогового преобразования, поцключенный к выхоцу фиксатора 4 уровня, к выхоцам устройства и к выхоцу блока 9 запоминания, ключ 2 поцключен к интегратору 3. Вхоц линейного цетектора 5 поцключен E первому выхоцному вывоцу.

Управляемый генератор 7 соцержит генератор 11 тактовьгх импульсов и

3 10561 управляемый делитель 12 частоты. Блок

9 запоминания соцержит запоминающие узлы 13, блок 10 цифроаналогового преобразования содержит цифроаналоговые .преобразователи 14. Блок 6 управления соцержит включенные последовательно

5 преобразователь 15 коца во временной интервал, счетчик 16 имйульсов и цешифретор 17, а также преобразователь 18 коцюь, BxoG иреобразбэат ийГ 15 кода во 10 временной интервал и aiea .- . преобразователя 18 кодов: пбцкаючены к входу бло» ка 6 уиравненю, являющемуся первым входным вмводом. Выходы преобразова» тела 18 коцов подключены к блоку 8 счетчиков, к генератору 11 тактовых импульсов и к управляемому делителю 12 частоты. Вхоц счетчика 16 импульсов подключен к генератору 11 тактовых импульсов. Выхоц преобразователя

«оца во временной интервал подключен к. ключу 2, а выход дешифратора 17". к входу фиксатора 4 уровня.

Источник опорного напряжения представляет собой стабилизированный источ- 5 ник напряжения постоянного тока, который поцключаетс.л к входу интегратора 3 через. ключ 2, когца на управляющий вход послецнего поступает управляющий сигнал (интервал времени )Т„с блока

6 управления. Фиксатором 4 уровня служит динамическое запоминающее устройство (схема выборки-хранения), которое проиэвоцит выборку и запоминание выхоцного напряжения интегратора 3 (фиксацию уровня) в момент прихоца короткого З5 управляющего импульса Т с блока уп, равления. Линейный детектор 5 (его роль может выполнять в зависимости от требований конкретного применения, оцноили цвухлолупериодичной выпрямитель, амплитуцный детектор, детектор средних или цействуюших значений напряжения) осуществляет преобразования выходного переменного напряжения в постоян ное или пульсирующее напряжение, поступающее на вход интегратора. Структура линейного цетектора 5 и интеграторе 3 такова, что изменение напряжения на выходе интегратора 5 в результате интегрирования напряжения Ео опорного источника 1 цротивоположно по знаку изменению такового в результате интегрирования выхоцного напряжения линейного цетектора 5. Управляемый генератор 7 состоит из генерато- 55 ра 11 тактовых импульсов, частота которого может устанавливаться управляю щим сигналом с блока 6 управления, 51 4 и управляемого делителя 12 частоты, «оэффициент деления которого также может устанавливаться сигналом от блока управления. Блок 8 счетчиков представляет собой в общем случае набор счет -. чиков импульсов, например двоичных, начальная предустановка которых осушест вляется сигналом от блока 6 управления.

Блок 9 запоминания представляет собой набор запоминающих устройств 13, роль которых могут выполнять оперативные, постоянные или перепрограммируемые

; запоминающие устройства. Устройся ,ва 13 в общем случае имеют две группы основных вхоцов - вхо,цы выбора предела (эта группа вхо1 цов подключена к блоку 8 счетчиков) и входы записи информации в .ячейки памяти (в случае использования постоянных запоминающих устройств эта группа вхо дов отсутствует). На входах запоминаюшйх устройств 13 устанавливается коц в зависимости от соцержимого выбранных кодом адреса ячеек памяти. Блок 10 цифроаналогового преобразования соцер жит набор множительных цифроаналоговых преобразова гелей 14, имеющих аналогжный вхоц, на который поцается напряжение, и группу цифровых коцов, на которые поцается коц, например, параллельный двоичный коц. На выходе каждого цифроаналогового прэобразователя 14 устанавливается напряжениэ, пропорииональ ное проиэвецеиию входяых напряжений и кода. На вход блока 6 управления, являющийся первым вхоцным выводом, поступаег сигнал (например, код) управления (установки) выходного напряжения, частоты и сцвига фаэ выхоцных напряжений калибратора напряжения. Преобразователь

15 коца во временной интервал формирует управляющий импульс, цлительиость которого пропорциональна коцу установки вы» хоцного напряжения калибратора. Счетчик 16 импульсов производит подсчет импульсов с генератора тактовых импуль» сов. дешифратор 17 формирует короткий импульс выборки цля фиксатора 4 уровня.

Преобразователь 18 кодов преобразует входной код установки частоты и уста» новки сцвига фаэ в коц управления блоком 8 счетчиков, генератором 11 тактовых импульсов и управляемымцелителем 12 частоты (т.е. осуществляет роль интерфейса- преобразует, например, число-импульсный или дэоично-десятичный коа в пвоичный).

Калибратор работает циклично. циклы задаются импульсами выборки

Т, формируемыми блоком 6 управления и

Ерт„ вых ср

S 10561 поступающими на фиксатор 4 уровня. За время кажцого цикла блоком управления формируется оцин интервал времени Т

1 Ф открывающий ключ 2. Интервал времени Т„ зависит от вхоцного сигнала, например, поступающего на ехоп блока 6 управления. Счетчики импульсов блока 8 счетчиков поцсчитывают импульсы с выхоца управляемого генератора 7.. Выходной коц каждого счетчика блока 8 изменя- 1В ется, в результате чего осуществляется опрос адресов ячеек запоминающих устройств 10, на выхоцах которых послецовательно появляются коды, занесенные. в ячейки памяти. Набор кодов, 15 занесенный в ячейки памяти каждого запоминающего устройства 13, прецставляет собой набор значения кусочноступенчато-аппроксимированной кривой.

На выходах цифроаналоговых преобразо- 20 вателей 14 блока 10 цифроаналогового преобразования формируются, таким образом, переменные напряжения. Мгновенные значения этих напряжений, прецставляюшие собой орцинаты ступеней 25 кусочно-ступенчато-аппроксимированных кривых, пропорциональных произвецению входного напряжения цифроаналоговых преобразователей 14 и соответствующего вхоцного коца. цикл работы калибратора Зр равен или кратен периоду переменного напряжения на выхоце, подключенном к вхоцу линейного цетектора 5. Следует заметить, что в общем случае напряжение на любом иэ выхоцов калибратора может быть постоянным. Лля этого соцержимое соответствующего запоминаю« щего устройства 13 цолжно быть таким, чтобы при его циклическом опросе по всем ацресам его выхоцной коц оста- 40 вался неизменным. По истечению и циклов работы среднее значение выхоцного напряжения калибратора на выходе, поцключенном к линейному детектору 5 (назовем этот выхоц первым) станет равным

Е Т

0 1 П

1ВЬ!х ср о Т Вб х сРО где Т - длительность цикла, т.е. период импульсов выбор ки Т, 0„,„- срецйее значение рассма

1Вых Сре риваемого выхоцного напряжения перец началом перво- 55 го цикла работы;

Я =1- — К

Т

РС Ф ЦАп .

51 6

К и К и — коэффициенты передачи фУ фиксатора 4 уровня и цифроаналогового преобразователя 1 4, соответственно;

R,Ñ - хронируюшие элементы интегратора 3.

Из (1) видно, что при выполнении условия IQI (1 при достаточно большом и (т.е. в установившемся режиме) среднее значение выхоцного напряжения станет равным

Это выражение прецставляет собой уравнение преобразования калибратора цля его первого выхода. При этом, если интервал времени Т, сформирован пропорционально входному сигналу (например, коду), то выходное напряжение на первом выхоце калибровано вхоцным сигналом по срецнему значению. При этом в уравнение преобразования не входят коэффициенты перецачи таких .блоков как интегратор 3, фиксатор 4 уровня и цифроаналоговый преобразователь 14, подключенный к первому выходу калибратора напряжения, что позволяет при сравнительно невысоких требованиях к долговременной стабильности и линейности коэффициентов перецачи этих рлоков получать выходное напряжение на первом выходе с достаточно высокой точностью. Уравнение преобразования калибратора по каждому из остальных выходов, т.е. по 1-му выходу =2, п ) имеет виц

К ° N. ВЫХ" 1ВЫХ ср К1И1 гце 0„ „ х - мгновенное значение напря-:

1 ВЬ!х жения на { «м выходе;.. и К - коэффициенты перецачи циф- роаналоновых преобразователей 14 соответственно, подключенных K выходу U

16six и (з Вб,ф

N 4 й! - числа (коды), поступающие

1 на цифровые вхоцы соответ» ствуюших цифроаналоговых преобразователей 14.

Таким образом, прецлагаемый калибратор напряжения формирует ряц напряжений на и выхоцах. Напряжение на первом выходе О„стабилиэировано (калибро1ВЫК вано) по срецнему значению. Мгновенные значения напряжения на всех других выхоЦах U, ...,0,„эб,хстабилизиРованы от2вых " &ых носительно среднего значения напряжения

1056

7 в>,> > ° Форма и частота напряжения на кажцом иэ выхоцов задается коцом, заносимым (или "зашитым" постоянно) в эапо» минаюшее устройство блока 9 запоминания.

Частота каждого иэ напряжений устанав- 5 ливается путем заданий опорной частоты генератора 11 тактовых импульсов, коэффициентом перецачи управляемого целителя 12 частоты и структурой блока 8 счетчиков. Фазовые сдвиги всех напряжений устанавливаются путем предустановки в заданное состояние соответствую. щего счетчика импульсов блока 8 счетчиков или с помошью коцов.запоминающих устройств 13 блбка 9. Если просуммиро 15 вать все выхоцные напряжения на простом аналоговом сумматоре, то можно получить переменное напряжение сложной формы, у которого зацана либо форма, либо коэффициент гармоник, либо спектр с учетом как амплитуд гармоник, так и их фаз.

В результате область применения предлагаемого калибратора довольно широка, поскольку он может использоваться в слецуюших случаях: как калибратор постоянного напряжения; калибратор переменного напряжения синусоицальной или сло;:>ной формы (в качестве измерительного генератора сигнала, например, цля калибровки или поверки вольтметров, .1измерителей нелинейных искажений или цр. ° устройств); калибратор переменного напряжения сложной формы с заданным спектром и стабилизированной первой гармоникой (в качестве источника калибровочного сигнала, например, цля калибровки или поверки анализаторов спектра или селективных вольтметров); калибратор двух переменных напряжений с заданным фаэовым сцвигом, амплитуцой и формой кривой (в казачестве источника калибровочного сигнала, например, цля фаэомеъров или фазочувствительных вольтмет ров).

Все введенные блоки просты, выпускаются в микроэлектронном исполнении, нацежны, цешевы. Предлагаемый калибратор легко автоматизируем, что делает его применимым в автоматизированных системах измерения, контроля или управления. В то же время, при сравнительной простоте, калибратор цостаточио высок оточен.

V ban

1056151

Составитель С. Чернышева

Репактор P. Циника . Texpea С.Мигунова Корректор О.Билак

Заказ 9304/40 Тираж 874 Поцписное

ВНИИПИ Госупарственного комите га СССР по аелам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгороа, ул. Проектная, 4

Калибратор напряжения Калибратор напряжения Калибратор напряжения Калибратор напряжения Калибратор напряжения Калибратор напряжения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным системам автоматического регулирования, и предназначено для использования в электроприводах переменного тока с ключевыми преобразователями

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения и тока электротехнологичских установок, и может найти применение для бесконтактного регулирования напряжения и тока в первичных обмотках трансформаторов питания выпрямителей, печей сопротивления, сварочных, дуговых и электролизных установок, зарядных устройств, емкостных накопителей энергии и ряда других потребителей

Изобретение относится к схеме питания с переключаемым режимом работы, содержащей как минимум два источника питания переключаемого режима, которые содержат трансформатор и которые имеют выход, соединенные параллельно

Изобретение относится к стабилизированным источникам высокого напряжения и может быть использовано для питания трубок рентгеновских аппаратов, кинескопов телевизоров, множительных копировальных аппаратов фотоэлектронных умножителей и других высоковольтных потребителей

Изобретение относится к преобразовательной технике, предназначено для поддержания заданной уставки действующего напряжения промышленных сетей освещения и может быть использовано для регулирования нагревательных устройств

Изобретение относится к устройству подавления радиопомех в электронном регуляторе мощности (РМ)

Изобретение относится к способу широтно-импульсной модуляции для последовательно включенных преобразователей, осуществляемому согласно дополнительной части пункта 1 формулы изобретения

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для повышения энергетических показателей трехфазных регуляторов переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в модулях электропитания
Наверх