Устройство контроля напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

Союз Соаетсннх

Соцналнстнчесвнк

Реслублнк

tnI824 066 (б1) Долелннтельмое к авт. свмд-ау (22) Завалено 09.07.79 (21) 2792810/18-21 (51)М. Кл. с лрмсоедннеммем заявим N9

6 01 R 17/10

Государственный комитет

СССР ю ямам «зобретеянй я еткуаенв (23) Орнернтет

Олублнковано 2304,81. Бюллетень Н9 15 (53) УДК, 621. 317 .733(088.8) Дата оттублмкеваммя опмсаммя 23. 04 . 81

P2) Автор мзобретенмя

С.М. Колокольцев

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в различных электро- и, радиоустройствах для контроля напряженна.

Известны устройства, содержащие резонансный усилитель, измерительный мост, импульсные генераторы, элемент сравнения, источник опорного напряжения и исполнительный элемент (1j.

Недостаток известных устройств заключается в их низкой чувствительности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 15 устройство контроля напряжения,содержащее мост, переключатель,усилители, автогеиераторы, амплитудный детектор, фазовый детектор и исполнительный элемент (2). 20

Недостаток данного устройства также заключается в низкой чувствительности при контроле эффективного значения напряжения.

Целью изобретения является повы- 25 шение чувствительности при контроле эффективного значения напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство,содержащее мост, первый и второй уси- 30 лители, первый и второй автогенераторы, первый амплитудный и фазовый детекторы., переключатель и исполнительный элемент, а выход моста подключен к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом первого амплитудного детектора и первым входом переключателя, второй вход которого соединен с первым автогенератором и с первым входом фазового детектора, второй вход которого через второй усилитель подключен к выходу первого амплитудного детектора, введены прерыватель, дифференцирующий усилитель, сумматор, резонансный фильтр, второй амплитудный детектор, интегратор и ограничитель напряжения, причем второй автогенератор через прерыватель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом переключателя, выход сумматора подключен к первому входу моста, второй вход которого через дифференциальный усилитель подключен к вы ходу фазового детектора, а второй вход первого усилителя подключен к выходу ограничителя напряжения, вход которого соединен с выходом первого

1. усилителя и входом резонансного

824066 фильтра, который через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и интегратор подключен к ис. полнительному элементу.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит дифферен.циальный усилитель 1, прерыватель 2, автогенераторы 3 и 4, мост 5, усилители б и 7, переключатель 8, резонансный фильтр 9, амплитудяые детекторы 10 и 11, фазовый детектор

12, ограничитель 13 напряжения, сумматор 14, интегратор 25 и исполнительный элемент 16.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение U() поступает на первые входы дифференциального усилителя 1 и прерывателя

2. Ко второму входу прерывателя 2 подводится управляющее напряжение с частотой f от автогенератора З.ва выходе прерывателя 2 формируется импульсное напряжение с частотой f4, амплитуда и полярность импульсов которого определяются в каждый момент мгновенным значением контролируемого напряжения. U(t}. Выходное напряжение прерывателя 2 через сумматор 14 подводится ко второму входу моста 5, к первому входу которого подключено напряжение .с выхода дифференциального усилителя 1.

В цепь положительной обратной связи усилителя б включен ограничитель

13 напряжения, поэтому гармонические автоколебания напряжения с выхода усилителя б передаются на второй вход последнего с ограничением амплитуды на заданном уровне. При балансе сигнал на выходе моста 5, подключенном к первому входу усилителя б, отсутствует, поэтому. выходное напряжение усилителя б имеет вид гармонических колебаний с частотой (и стабильной амплитудой U,., Выходное напряжение усилителя 6 поступает на первый вход гереключателя 8 и на входы резонансного фильтра 9 и амплитудного детектора 10.

В частотном спектре выходного сигнала амплитудного детектора 10 присутствуют постоянная составляющая и гармоника частоты К . Усилитель 7 настроен на частоту f> p п1, где

n - целое положительное число,ноэтому сигнал на выходе усилителя 7, подключенном ко второму входу фазового детектора 12, отсутствует, а следовательно, отсутствует напряжение на выходе фазового детектора 12, подключенном ко второму входу дифференциального усилителя 1.На второй вход переключателя.8 подается управляющее импульсное напряжение с частотой f от автогенератора 4, вследствие чего периодически с той же частотой изменяется на фаза колебательного напряжения, передаваемого через переключатель 8 с выхода усилителя 6 на второй вход сумматора 14. Максимальный уровень сигнала, подаваемого с выхода сумматора 14 на второй вход моста 5, достаточно мал, поэтому разбаланс практически определяется тольо напряжением, .поступившим на перый вход моста с выхода дифференциального усилителя 1. Пусть мост 5 сбалансирован при отсутствии напряжения на выходе дифференциального усилителя 1. Тогда условие баланса моста 5 соответствует нулевому уровню контролируемого напряжения U(t).Резонансный фильтр 9 пропускает колебания с частотой, которые при балансе моста 5 на выходе усилителя 6 отсутствуют. Поэтому выходное напряжение последовательно включенных резонансных фильтров 9, амплитудного детектора 11.и интегратора 15 равно

13 напряжения влияния на глубину модуляции не оказывает, так как при возрастании амплитуды выходного напряжения усилителя б относительно значения U àìïëèòóäû напряжения на втором входе усилителя б остается неизменной. После детектирования амплитудно-модулированного выходного напряжения усилителя б на выходе амплитудного детектора 10 формируетS0

55 ся сигнал, в частотном спектре которого присутствует составляющая е частотой f . Последняя усиливается в тракте усилителя 7 и поступает на второй вход фазового детектора 12, к первому входу которого подводится напряжение с частотой f от автогенератора 4. Уровень выходного напряжения фазового детектора 12, подклю.ченного ко второму входу дифференциального усилителя 1, пропорционален степени разбаланса моста 5, а полярность напряжения соответствует знаку разбаланса. При этом изменение напряжения на выходе фазового детектора 12 вызывает приращение выходного напряжения дифференциальнулю, и вход исполнительного элемента 16 обесточен.

При отличном от нуля контролируемом напряжении u(t) возникает

25 разбаланс моста 5. При этом выходное напряжение усилителя б подается через переключатель 8, суммаТор 14 и мост 5 на первый вход усилителя б, и последний оказывается охваченным знакопеременной с частотой 1 обратной связью. Фазовая модуляция выходного напряжения переключателя 8 преобразуется. в амплитудную модуляцию выходного напряжения усилителя б. Амплитуда выходного напряжения усилителя б совершает периодические колебания с частотой f и амплитудой а0, относительно среднего значения U р = U + 0

Обратная связь через ограничитель

824066 ного усилителя 1, уменьшающее разбаланс. Таким образом, выходное напря-. жение дифференциального усилителя 1 пропорционально разностному напряжению 0 () U(t) - U (t), где выходное напряжение фазового детектора 12 определяется условием

Uy(t) и 0(t) при достаточно большой чувствительности устройства к разба1лансу моста 5. При этом Uy(t)

const K (t), где K>(t) — коэффи- (p циент передачи моста 5, определяемый отношением напряжения йа выходе моста 5 к иапряжению на его втором входе K„(t) - const U(t), при U+(t)U(t).; .Выходное импульсное напряжение пре.рывателя 2, огибающая амплитуды которого изменяется по закону const U(t-), а частота следования импульсов равна (,, через сумматор 14 подводится ко второму входу моста 5. При этом на выходе моста 5, подключенном 20 к первому входу усилителя 6, возникает импульсное напряжение той же частоты, огибающая амплитуды которого изменяется по закону

const U(t) K>(t) const fU(t)j, 25

Колебания частоты f усиливаются в тракте усилителя 6 и пропускаются резонансным фильтром 9 на вход амплитудного детектора 11. На .выходе последнего формируется напряжение

U (.t) = cons t (U (t)), которое подводится ко входу интегратора 15.

Прн заданной постоянной интегрирования Т напряжение на выходе интегратора 15 равно т

5 и т=т МЧ

Исполнительный элемент 16 отградуирован (в системах индикации) или откалиброван (в системах регулиро- 4р вания) в значениях

" и+инт = 5 (0()) ус

О

Таким образом, работа исполнительного элемента 16 определяется эффективным 45 значением контролируемого напряжения U(t).

Увеличение чувствительности предлагаемого устройства при контроле эффективного значения напряжения 5р достигается за счет уменьшения ошиб ки преобразования при квадрировании.

Формула изобретения

Устройство контроля напряжения, содержащее мост, первый и второй усилители, первый и второй автогенераторы, первый амплитудный и фазовьй ,цетекторы, переключатель и исполнительный элемент, а выход моста подключен к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом первого амплитудного детектора и первым входом переключателя, второй вход которого соединен с первым автогенератором и с первым входом фазового детектора, второй вход которого через второй усилитель подключен к выходу первого амплитудного детектора, о-т л и ч а ю щ ее с я темр что, с целью повышения чувствительности при контроле эффективного значения напряжения, в него введены прерыватель, дифференци,рующий усилитель, сумматор, резонансный фильтр, второй амплитудный детектор, интегратор и ограничитель напряжения, причем второй автогенератор через прерыватель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом переключателя, выход сумматора подключен к первому входу моста, второй вход которого через дифференциальный усилитель подключен к выходу фазового детектора, а второй вход первого усилителя подключен к выходу ограничителя напряжения, вход которого соединен с выходом первого усилителя и входом резонансного фильтра, Ко- торый через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и интегратор подключен к исполнительному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 475578, кл. G 01 R 35/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 577462, кл. G 01 R 17/10, 1975 (прототип),.

8240бб

Заказ 2100/64

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изооретений и открытий

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

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

Составитель С. Бычков

Редактор В. Данко Техред Н.Майоров Корректор М. Коста