Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное

 

Союз Советскн»

Соцналнстнческн»

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070275 (21) 2103081/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Onубликовано 250379 Оюллетень №11

Дата опубликования описания 2503 9 (51} М. Кл.

G01Q 19/02

G01R 19/22

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (+) УДК821З17.7 (088.8) (72) Автори изобретения

В.И.Губарь, Ю.М.Туз и В.В.Литвих

Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ЛИНЕ11ПЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО

31ИЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО HAПPЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в точных аналоговых и аналого-цифровых преобразователях переменных напряжений.

Известны линейные преобразователи действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащие термопреобразователи Pj

Сднако такие преобразователи имеют невысокую точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий входной и выходной термопреобразователи,выходы которых соединены последовательно и подключены ко входу усилителя постоянного тока, выходом связанного с базой транзистора повторителя напряжения, в эмиттер которого включен нагревательный элемент выходного термопреобразователя, входная шина преобразователя соединена с нагревательным элементом входного термопреобразователя, источник постоянного напряжения, резисторы (21 .

Известные преобразователи имеют невысокую точность преобразования, из-за неидентичности характеристик термопреобразователей и погрешности статизма известный преобразователь характеризуется погрешностью от нелинейности.

Целью изобретения является повышение точности преобразования действующего значения переменного напряжения в постоянное.

Для этого в линейном преобразователе действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащем входной и выходной термопреобразователи, выходы которых соединены последовательно и подключены к входу усилителя постоянного тока, выходом связанного с базой транзистора повторителя напряжения, в эмиттер которого включен нагревательный элемент выходного термопреобразователя, входная шина преобразователя соединена с нагревательным элементом входного термопреобразователя, источник постоянного напряжения, резисторы, коллектор транзистора повторителя напряжения через соответствуктдие резисторы соединен с положительной шиной источника постоянного напряжения и с входной шиной преобразователя,связанной через резистор с отрицательной шиной источника постОянного напряжения.

653)68

B ") д йнв

/-

Rн»

I RK» t(Rq + ) 3)(4 + }) й».-(2) 50 где у — выходное напряжение преобразователя;

RH», йнв — сопротивление нагревателей входного и выходного термопреобразователей; 55

A„Q> и Йз сопротивление резисторов

8,7 и 6 соответственно.

Характеристика предлагаемого преобразователя описывается выражением (а»х2+а»(хо-py)2- с(оу2+ хсм)к=У (3)

Рассмотрим составляющую погрешности от нелинейности, обусловленную только подключением резисторов 6-8.

Для этого положим К=со и cx»=a2=»x65

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит входной и выходной термопреобразователи 1 и

2, выходы которых последовательно подключены ко входу усилителя 3 постоянного тока, соединенного с тран5. зистором 4 повторителя напряжения, нагрузкой которого является выходной термопреобразователь 2.

Коллектор транзистора повторителя напряжения 4 соединен с источником 5 постоянного напряжения через резистор 6, а выходной термопреобразователь 1 через резистор 7 соединен с коллектором транзистора повторителя напряжения 4, а через резистор 8 — с минусовой шиной источника постоянного напряжения 5.

Устройство работает следующим образом. При подаче преобразуемого переменного напряжения на вход устройства на выходе термопреобразователя 1 появляется термоэдс, которая усиливается усилителем 3 и через выходной повторитель напряжения подается на термопреобразователь 2, 25 что вызывает на его выходе появление встречной термоэдс, а также изменение постоянного напряжения на выходе термопреобразователя 1.

Изменение этого напряжения вызы- Я вает дополнительную нелинейность, величина и знак которой зависят от соотношения между резисторами

6-8, что позволяет компенсировать собственную нелинейность преобразователя.

Постоянное напряжение х на входе термопреобразователя 1 равно х =хО -/Зу °

40 (Е В + йд | „ где х;, о д +(р +д )(Ф+ RK») . (1)

f .

Уравнение (3) приводится к в иду х +(хо py)2-ó2i — =О

2 2 ХСМ» сх

Решая последнее уравнение относительно у, получим

-x0i3+

У—

1-)3 2 так как ф«1 то ха+ 4м

y- — x0p+ x2+x0+ — хоЯ+х 1+ 2 )

2х

Осуществляя настройку преобразователя в точках:хн и хнк»» из условий ах=хн 0 И дх=хнкп — О х-укв х (4) где получим два уравнения в+ хсм +(хо) а } „,=О хн хн

2 Хсм

x0)8 хо+ а

t+(— -1 — р — ) NB=0

ХКК»» 2хн К»»

Решая полученную систему отно- . сительно хсн N кв и подставляя их значения в (4), получим хн х

x»»Pl1-(+ко} х + K»» хд 1 (x»»p+(1+ и»») X»»)

Из, условия — =О а дх находим значение х, при котором погрешность от нелинейности максимальна.

Как и для известного преобразователя, это значение равно

2 и»»

Х=Хк— +кр

Максимальное значение погрешности бамако равно хоф(1- к»») xoJO() - кп) макс— ж (5) (хоР+((+кп)хн)4к»» 4кпхн(»+кп}

Так как значения х, при которых погрешность от нелинейности максимальна, совпадают для известного и предлагаемого преобразователей, то при макс = 7омакс собственная погрешность преобразователя, обусловленная погрешностью статизма и неидентичностью термопреобразователей, будет полностью скомпенсирована.

Из (5) видно, что знак погрешнос ти рекс определяется знаком х который в свою очередь определяется величиной резистора В4.

Действительно, из (3) видно, что при »— - со

Ккн

QHH+R2++RS (поскольк у ) н» RH2 = й2

Е) (Е) Е Ж„,)

1 .

653568

R кзнн (t нп) Формула изобретения (Йн+ г+йз) 4кп(+ нп) хнЕсли же R =05 (йг+Вз ), то

Х КВН н+ R2+)(Э (ба)

Следовательно, выбирая значение

R =0 р 5 (Кг+Вг ) р либО Q)- — СО р мОжнО придать погрешности 1манс требуемый знак.

Величина погрешности макс Определяется величиной резистора R2.

Подставляя (6) и (2) в (5), получим

Так как резистор В выбирается из условия g г

1тма.кс где b„ „ -максимально допустимый .ток нагревателя термообразователя, то значение R2 выбирается из условия

E RgRg (1- нп)г ян+нз+ г) 4нп(1+ нп) x„ (>- кп)г

4ну — () + ни) хн2а, к . /а пт. аг

Или, упрощая, Ейдй Я (11н+Яг+)(з)г % а1"

Преобразователь позволяет значительно повысить точность преобразования переменного напряжения в постоянное, причем достигается это дополнительным подключением трех резисторов. Такое техническое решение не вносит дополнительных усложнений. в технологический процесс изготовле- ния линейных преобразователей, позволяет весьма просто повысить точность уже cóùåñòâóþöèõ преобразователей.

Более того, данное решение позволяет устранить иэ технологического процесса такую трудоемкую операцию, как подбор термопреобраэователей с идентичными характеристиками.

Уменьшение составляющей погрешности, обусловленной погрешностью статизма, эа счет увеличения коэффициента усиления постоянного тока вызывает другую трудность, а именно обеспечение устойчивости.

Преобразователь позволяет получить высокую точность даже при малых значениях коэффициента усиления, сняв тем самым проблему устойчиВости.

Линейный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий входной и выходной термопреобразователи, выходы которых соединены последовательно и подключены ко входу- усилителя постоянного тока, выходом свя20 . занного с базой транзистора повторителя напряжения, в эмиттер которого включен нагревательный элемент вы.ходного термопреобразователя, входная шика преобразователя соединена с нагревательным элементом входного термопреобразователя, источник постоянного напряжения, резисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, коллектор транзистора повторителя напряжения через соответствующие резисторы соединен с положительной шиной источника постоянного напряжения и с входной шиной преобразователя, связанной через Резистор

35 с -отрицательной шиной источника постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии 9 763012, кл. G 1 V, 1963.

2. Патент СИ Р 2857569, кл. 324-76, 1967.

QHHHHH Заказ 1283/33

Тираж 1089 Подписное

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä,ул.Проектная,4