Оптоэлектронный аналоговый преобразователь напряжения

 

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНР1Я, содержащий входной резистор, первый вывод которого соединен с первым входным зажимом, времязадающий конденсатор, первьш вьшод которого соединен с вторым вьшодом входного резистора, а второй присоединен к общей шине, подключенной к второму входному зажиму , разрядный элемент, включенньй параллельно конденсатору, и светоизлучающий элемент, оптически связанньш световодом с входным фотоприемником регистрирующего блока, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования , в него дополнительно введены ... компаратор напряжения, вход которого включен параллельно времязадающему конденсатору, и усилитель тока, вход которого соединен с выходом.компаратора напряжения через дополнительно введенный разделительный конденсатор , в качестве разрядного элемента использов ан дополнительно введенный фотоприемник, оптически связанный со светоизлучающим элементом, (Л причем последний включен в выходную цепь усилителя тока, а параллельно времязадающему конденсатору подключен дополнительно введенньй шунтирующий резистор. со со ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 G 01 R 15/07, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3688857/24-21 (22) 13.01.84 (46) 23. 11. 85. Бюл. № 43 (71) Институт полупроводников

АН УССР (72) П.Ф.Олексенко, Л.E.Ïàðõîìåíêî и .Н.И.Сыпко (53) 621.317. 7(088.8) (56) Патент США ¹ 3346811, кл. 324-96, 1968.

Патент Великобритании

¹ 2010499, кл. G I А, 1979. (54) (57) ОПТОЭЛЕКТРОННЬЙ АНАЛОГОВЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входной резистор, первый вывод которого соединен с первым входным зажимом, времязадающий конденсатор, первый вывод которого соединен с вторым выводом входного резистора, а второй присоединен к общей шине, подключенной к второму входному зажиму, разрядный элемент, включенный

„„ЯО„„И 9359О А параллельно конденсатору, и светоизлучающий элемент, оптически связанный световодом с входным фотоприемником регистрирующего блока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены компаратор напряжения, вход которого включен параллельно времязадающему конденсатору, и усилитель тока, вход которого соединен с выходом,компаратора напряжения через дополнительно введенный разделительный конденсатор, в качестве разрядного элемента использован дополнительно введенный фотоприемник, оптически связанный со светоизлучающим элементом, причем последний включен в выходную цепь усилителя тока, а параллельно времязадающему конденсатору подключен дополнительно введенный шунтирующий резистор.

1193590 2

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам с промежуточным преобразованием контролируемого напряжения в частоту, и может быть, в частности., использовано для измерения высокого напряжения.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит входной резистор 1, последовательно с которым включен времязадающий конденсатор 2, причем один вывод входного резистора 1 соединен с входным зажимом 3 устройства, а один вывод времязадающего конденсатора 2 подключен к общей шине, связанной с вторым входным зажимом 4 устройства. Параллельно времязадающему конденсатору 2 включены разрядный элемент 5, в качестве которого использован фотоприемник, например фотодиод, и шунтирующий резистор 6.

Устройство содержит также компаратор 7 напряжения, вход .которого включен параллельно времязадающему конденсатору 2, усилитель 8 тока, вход которого соединен с выходом компаратора 7 напряжения через разделительный конденсатор 9, светоизлучающнй элемент 10, например светодиод, оптически связанный с разрядным "элементом 5, световод 11, входной фотоприемник 12 регистрирующего блока 13, например фотодиод, оптически связанный с помощью светово- . да 11 со светоиэлучающим элемен- .. том 10. На неинвертирующем входе комйаратора 7 напряжения включен делитель напряжения, образованный резисторами 14 и 15 и определяющий порог срабатывания компаратора 7 напряжения, а его инвертирующий вход непосредственно связан с объединенными выводами входного резистора 1 и времязадающего конденсатора 2.

Компаратор 7 напряжения охвачен положительной обратной связью с помощью резистора 16, включенного между выходом компаратора 7 напряжения и его неинвертирующим входом. Наличие положительной обратной связи в компараторе 7 напряжения обеспечивает

erq работу с гистереэисом, т.е. с напряжением возврата, меньшим напряжения срабатывания. Усилитель 8 тока может быть выполнен на тран1

55 зисторе 16, при этом светоизлучающий элемент 10, например светодиод, включают в коллекторную цепь транзистора 17.

Устройство работает следующим образом.

Устройство подключают к источнику контролируемого, например, высокого напряжения с помощью входных зажимов 3 и 4 . При этом измеряемое напряжение через входной резистор 1 прикладывается к времязадающему конденсатору 2, который начинает заряжаться током источника контролируемого напряжения, протекающим через входной резистор 1. При достижении напряжением на времязадающем конденсаторе 2 напряжения срабатывания компаратора 7 напряжения последний под действием напряжения, прикладываемого с времязадающего конденсатора 2 к его инвертирующему входу, срабатывает. При.этом на выходе компаратора 7 напряжения формируется прямоугольный скачок напряжения, который через разделительный конденсатор 9 поступает на вход усилителя 8 тока, под действием

1 которого транзистор 17 усилителя 8 тока открываетея, а коллекторный ток транзистора 17, протекая через светоизлучающий элемент 10, вызывает его свечение. При возникнбвении свечения светоизлучающего эпемента .10 разрядный элемент 5, оптически связанный со светоизлучающим элементом 10, резко уменьшает свое сопротивление, вызывая разряд времязадающего конденсатора 2. Однако компаратор 7 напряжения за счет наличия гистерезиса возвращаетея в исходное состояние не сразу, а только при снижении напряжения на времязадающем конденсаторе 2, происходящем в процессе его разряда, ниже напряжения возврата компаратора 7 напряжения, меньшего напряжения его срабатывания, что позволяет времязадающему конденсатору 2 существенно разрядиться перед последующим зарядом.

После возврата компаратора 7 напряжения прямоугольный скачок напряжения на его выходе, управляющий усилителем 8 тока, прекратится, транзистор 17 усилителя 8 тока закрывается и одновременно прекращается свечение светаизлучающего элемен".а 10. При этом разрядный элемент 5, оптически связанный со светоизлучаю1193590 4 соответствующие величине измеряемого напряжения.

10 з щим элементом 10, скачком увеличивает свое сопротивление до значения темнового сопротивления и начинается следующий цикл заряда времязадающего конденсатора 2, за которым следует новый цикл его разряда.

В. каждом цикле заряда-разряда времязадающего конденсатора 2 светоизлучающим элементом 10 формируется световой импульс, который помимо разрядного элемента 5 по световоду 11 поступает на входной фотоприемник 12 регистрирующего блока 13.. Частота циклов заряда-разряда времязадающего конденсатора 2, а следовательно, и частота световых импульсов, . формируемых светоизлучающим элементом 10, прямо пропорциональна величине контролируемого напряжения;

Световые импульсы, поступающие . щ на входной фотоприемник 12, преобразуются им в электрические импульсы, которые поступают на вход регистрирующего блока 13. Последний преобразует частоту электрических импульсов, формируемых входным фотоприемником .12, в показания индикатора, В предлагаемом. устройстве за счет использования компаратора 7 напряжения с высокостабильными напряжениями срабатывания и возврата существенно повышена точность преобразования контролируемого напряжения в .частоту световых импульсов. При использовании в качестве светоизлучающего элемента 10 полупроводникового светодиода, имеющего высокое быстродействие, также повышается точность преобразования. В то же время за счет шунтирования разрядного элемента 5, выполненного в виде фотоприемника, например фотодиода, резистором 6 существенно снижено влияние температурной нестабильности темнового сопротивления разрядного элемента 5 на значение постоянной времени заряда времязадающего конденсатора 2, что также повышает точность преобразования, а следовательно, и точность измерения контролируемого напряжения.

1193590

Составитель С.Вейский

Техред Ж.Кастелевич Корректор C.Шекмар

Редактор А.Шандор филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 7311/48 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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