Линейный преобразователь действую-щего значения переменного напряженияв постоянное

 

i ii849085

Союз Советсиии

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. свид-ву (22) Заявлено 09.02.79 (21) 2722779/18-21 с присоединением заявки Мв— (23) Приоритет— (5l)M. Кл.

G 01 R 19/22

Гееударетввииый комитат

СССР

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень РЙ 27

llo делам изобретений и открытий (53) УДК 621317..7 (088.8) Дата опубликования описания 23.07.81 (72) Автор изобретения " «" .:1 : )-:::.Ag

Яl гp ; ». д

»»- ф

1: ики @тйриб1эростро ения!

Д. М. Демьянюк

Специальное конструкторское бюро микроэлект (7I) Заявитель (54) JIHHEAHblA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания аналоговых и цифровых измерителей переменного напряжения и аппаратуры контроля переменных электрических напряжений про5 извольной формы.

Известен преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй терморезистивные преобразователи, каждый из которых состоит из нагревателя и терморезистора, дифференциальный операционный усилитель, входы которого подключены на выходную диагональ моста, образованного терморезйсторами и двумя постоянными резисторами, причем неинвертирующий. вход усилителя соединен с терморезистором первого термореэистивного преобразователя, нагреватель которого через ограничительное сопротивление подключен к входу преобразователя, инвертирующий вход соединен с терморезистором второго терморезистивного преобразователя, а выход усилителя — с выходом преобразователя и через ограничительное сопротивление — с нагревателем второго терморезистивного преобразователя, и источник опорного напряжения, выход которого подключен к общему выводу постоянных резисторов моста (11.

Однако этот преобразователь обладает значительными погрешностями, обусловленными низкой чувствительностью, а также невндентичностью вольт-амперных характеристик обоих терморезистивных преобразователей в широком диапазоне температур.

Наиболее близким по технической сущности является широкополосный преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий источник опорного напряжения постоянного тока, первый и второй терморезистивные преобразователи, каждый из которых состоит из двух нагревателей и термореэистора, основной дифференциальный операционный усилитель, выход которого соединен с выходом преобразователя и через ограничительный резистор с одним иэ нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого включен параллельио с одним иэ

849085 4

45 нагревателей второго терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого через второй ограничивающий резистор подключен к входу преобразователя, а также первый дополнительный дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей (2) .

Однако известный преобразователь обладает lo погрешностью, вносимой постояннымирезисторами основного моста и невысокой чувствительностью, так как последовательное соединение постоянного резистора и терморезистора снижает величину относительного приращения сопротивления термореэистора, вследствие чего уменьшается и абсолютное приращение напряжения, вызываемого изменением сопротивления терморезистора.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь действующего значения переменного напряжения в постоянное, содержащий источник опорного напряжения постоян- 25 ного. тока, первый и второй терморезистивные преобразователи, каждый иэ которых состоит из двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель, выход которого соединен с выходом преобразователя и через ограничительный резистор с одним из нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого включен параллельно с одним из нагревателей второго терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого через второй ограничительный резистор подключен к входу преобразователя, а также первый дополнительный дифференциальный операционный усилитель, вы- 40 ход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, введены первый и второй масштабные преобразователи и второй дополнительный дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен через первый масштабный преобразователь к выходу источника опорного напряжения, а инвертирующий вход через терморезистор первого терморезистивного преобразователя соединен с общей шиной устройства и через терморезистор второго терморезистивного преобразователя соединен с его выходом, инвертирующий н неинВертнрующнй ВхОды ОснОВного усилителя подключены к выходам второго дополнительного ( усилителя и источника опорного напряжения ,соответственно, а неинвертируюший и инвер,:тирующий входы первого дополнительного усилителя соединены с выходом источника опорного напряжения и через второй масштаб. ный преобразователь — с выходом основного усилителя соответственно.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя ..

Линейный преобразователь содержит терморезистивные преобразователи 1 и 2, основной

3, дополнительный 4 и второй дополнительный 5 дифференциальные операционные усилители, источник б опорного напряжения, пер. вый 7 и второй 8 масштабные преобразователи, и ограничительные резисторы 9 и 10, При отсутствии измеряемого напряжения на входе преобразователя, выходное напряжение первого масштабного преобразователя

7 усиливается усилителем 5, коэффициент передачи которого определяется отношением величин сопротивлений терморезисторов терморезистивных преобразователей, включенных в цепь обратной связи усилителя 5.

При равенстве коэффициентов передачи масштабного преобразователя 7 и усилителя 5, на выходе последнего появляется напряжение, равное по величине и знаку опорному напряжению 6.

Таким образом, на обоих Bxogax основного усилителя 3 действуют равные по величине и знаку напряжения, вследствие чего напряжение на его выходе и на выходе преобразователя и инвертирующем входе усилителя 4 равно нулю, Напряжение, снимаемое с выхода усилителя 4 поступает на нагреватели первого и второго термопреобразователей

1 и 2 соответственно и задает исходный температурный режим работы терморезистивных преобразователей 1 и 2.

При подаче измеряемого напряжения Ux(t) в нагревателе терморезистивного преобразователя 1 выделяется тепло Джоуля, под действием которого изменяется величина сопротив-. ления его терморезистора, что приводит к изменению коэффициента передачи усилителя 5.

Выходное напряжение усилителя 5 уменьшается и появляется напряжение на выходе основного усилителя 3. Часть выходного сигнала усилителя 3 через ограничительный резистор 10 ответвляется в нагреватель терморезистнвного преобразователя 2, где преобразуется в тепло Джоуля,. которое приводит к изменению сопротивления термореэистора, поддерживая коэффициент передачи усилителя 5 практически неизменным. В установившемся режиме напряжение усилителя 3 пропорционально действующему значению измеряемого напряжения на входе преобразователя. Часть выходного напряжения преобразователя через второй масштабный преобразователь 8 поступает на

5 8 инвертирующий вход усилителя 4, что приводит к уменьшению величины протекаемого через нагреватели тока, сохраняя постоянство температуры обоих терморезистивных преобразователей в широком диапазоне изменения величины измеряемого напряжения.

Чувствительность и точность преобразования в преобразователе увеличивается, так как в нем исключены постоянные резисторы, ограничивающие веЛичину относительного приращения сопротивлений терморезисторов, а также за счет увеличения отношения сопротивлений . терморезисторов терморезистивных преобразователей.

Формула изобретения

Линейный преобразователь действующего зна чения переменного напряжения в постоянное, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй терморезистивные преобразователи, каждый из которых состоит иэ двух нагревателей и терморезистора, основной дифференциальный операционный усилитель, выход которого соединен с выходом преобразователя и через ограничительньй резистор с одним из нагревателей первого терморезистивного преобразователя, другой нагреватель которого включен параллельно с одним из нагревателей второго терморезистнвного преобразователя, другой нагреватель которого через второй ограничительный резистор подключен к входу преобразователя, а также первый дополнительный дифференциальный операцион49085 6 ный усилитель, выход которого подключен к общему выводу параллельно соединенных нагревателей первого и второго терморезистивных преобразователей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения чувствительностии и точности преобразования, в него введены первый и втором масштабные преобразователи и второй дополнительный дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен через первый масштабньй преобразователь к выходу источника опорного напряжения, а его инвертирующий вход через терморезистор первого терморезистивного преобразователя соединен с общей шиной устройства и через терморезистор второго терморезистивиого преобразователя — с его выходом, инвертирующий и неинвертирующий входы основного усилителя подключены к выходам второго дополнительного усилителя и источника опорного напряжения соответственно, а неинвертирующий и инвертирующий входы первого дополнительного усилителя соединены с выходом источника опорного напряжения и через второй масштабный преобраg5 эователь — с выходом основного усилителя соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе зо l. Контрольно-измерительная техника. Экспресс-информация. Реф. 15, вып. 2, с. 65-69, рис. 1.

2. Патент Великобритании М 1138932, кл, G 1 Ч, 1969.

ВНИИПИ Заказ 6084/57 Тираж 732 Подписное

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