Przedmiotem wynalazku jest przetwornik wartosci skutecznej na napiecie stale, który moze byc wykorzystany we wszelkiego rodzaju przyrzadach z odczytem cyfrowym oraz w szybkich automatycznych ukladach pomiarowych.Znane dotychczas uklady pomiarowe wartosci skutecznej napiecia zawieraja prostownik Graetza oraz prosty przeksztaltnik nieliniowy o charakterystyce kwadratowej zbudowany z diod, polaczonych szeregowo z rezystorami, polaryzowanych poprzez podzielone za pomoca dzielników oporowych napiecie wejsciowe przeksztaltnika, przy czym prady plynace przez diody sumowane sa i calkowane w mierniku magnetoelektrycznym wskazujacym wartosc skuteczna napiecia wejsciowego.W opisanym rozwiazaniu blad przetwarzania jest determinowany bledem miernika magneto- elektrycznego. Przetwornik ten nie moze byc stosowany w przyrzadach z odczytem cyfrowym, poniewaz nawet po wyeliminowaniu miernika magnetoelektrycznego pozostale uklady przetwor¬ nika daja blad porównywalny z bledem miernika, co powodowaloby bardzo duzy blad w porówna¬ niu z bledem przetwarzania analogowo-cyfrowego.Podobnie szybkosc przetwarzania jest porównywalna z szybkoscia ustalania sie wskazania miernika magnetoelektrycznego, powodujac ograniczenie w mozliwosci stosowania go w szybkich automatycznych ukladach pomiarowych.W wyzej przedstawionym rozwiazaniu blad pomiaru wynosi od 3 do 6%, a czas ustalania sie wyniku pomiaru napiecia o czestotliwosci 1 KHz jest rzedu kilku sekund.Uklad do pomiaru wartosci skutecznej napiecia wedlug wynalazku zawiera przeksztaltnik nieliniowy zbudowany ze wzmacniacza odwracajacego faze, detektorów z obnizon m napieciem progowym, polaryzowanych poprzez dzielnik napiecia polaryzujacego oraz sumatora.Wejscie wzmacniacza odwracajacego faze oraz wejscia detektorów z obnizonym napieciem progowym dolaczone sa równolegle do wyjscia ukladu realizujacego modul funkcji, natomiast wyjscie tego wzmacniacza i detektorów doprowadzane sa do wejsc sumatora. Wyjscie sumatora stanowiace jednoczesnie wyjscie przeksztaltnika polaczone jest poprzez dwa stopnie filtru dolno- przepustowego z wyjsciem calego ukladu. Wejscia polaryzujace detektorów z obnizonym napie¬ ciem progowym polaczone sa zwyjsciami odpowiednich dzielników napiecia polaryzujacego stero- POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA &L Irt -.\V URZAD PATENTOWY PRL2 128 686 wanych sygnalem wyjsciowym przetwornika wartosci skutecznej, otrzymywanym na wyjsciu pier¬ wszego stopnia filtru dolnoprzepustowego.W przypadku okreslonych wymagan dotyczacych dokladnosci przetwarzania, gdy napiecie polaryzujace ostatniego detektora musi byc wieksze od napiecia wyjsciowego przetwornika war¬ tosci skutecznej, stosuje sie dodatkowo wzmacniacz nieodwracajacy fazy.Korzysci techniczne wynikajace z zastosowania rozwiazania wedlug wynalazku polegaja na mozliwosci wykorzystania go w szybkich automatycznych ukladach pomiarowych o duzej doklad¬ nosci. Bardzo mala wartosc skladowej zmiennej w napieciu wyjsciowym przetwornika pozwala stosowac, do przetwarzania tego napiecia na postac cyfrowa, kompensacyjne przetworniki analogowo-cyfrowe. Uklad przetwornika wartosci skutecznej na napiecie stale jest zbudowany z powszechnie dostepnych elementów i ukladów elektronicznych i nadaje sie do wytwarzania go jako ukladu hybrydowego w skali przemyslowej.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku przedstawiajacym schemat przetwornika wartosci skutecznej na napiecie stale.Wyjscie przetwornika polaczone jest poprzez wtórnik separujacy I i uklad realizujacy modul funkcji II do wejscia przeksztaltnika nieliniowego III o charakterystyce kwadratowej Uwy =J_U2we A/ A gdzie A jest wprost proporcjonalne do napiecia wyjsciowego przetwornika wartosci skutecznej Uy.Przeksztaltnik ten zostal zrealizowany w oparciu o wzmacniacz odwracajacy faze 1, detektory z obnizonym napieciem progowym 2, 3, 4, 5 oraz sumator 6.Wyjscie ukladu realizujacego funkcje modul II dolaczone jest równolegle do wejscia wzmac¬ niacza odwracajacego faze 1 orazdo wejsc detektorów z obnizonym napieciem progowym 2,3,4,5, natomiast wyjscie wzmacniacza odwracajacego faze 1 i wyjscia detektorów z obnizonym napieciem progowym doprowadzone sa do wejsc sumatora 6 posiadajacego usredniajace wlasnosci dzieki kondensatorowi wlaczonemu w obwód sprzezenia zwrotnego wzmacniacza sumatora. Wyjscie sumatora 6 stanowiace jednoczesnie wyjscie przeksztaltnika nieliniowego III jest polaczone poprzez pierwszy stopien dolnoprzepustowego filtru IV oraz drugi stopien dolnoprzepustowy filtru V z wyjsciem przetwornika.Dwa stopnie filtru dolnoprzepustowego sa konieczne do odpowiedniego stlumienia skladowej zmiennej w napieciu wyjsciowym przeksztaltnika nieliniowego III. Przeksztaltnik nieliniowy III zawiera ponadto dzielniki napiecia polaryzujacego 7, 8, 9,10 polaczone w ten sposób, ze wyjscia tych dzielników dolaczone sa do wejsc polaryzujacych odpowiednich detektorów z obnizonym napieciem progowym 2, 3, 4, 5, zas do ich wejsc doprowadzone jest jako sygnal sterujacy napiecie wyjsciowe przetwornika wartosci skutecznej U'y z wyjscia pierwszego stopnia filtru IV. Wykorzy¬ stanie jako napiecia sterujacego napiecia z pierwszego stopnia filtru IV wynika z zaleznosci fazowych, poniewaz obydwa stopnie filtru IV, V sa filtrami aktywnymi odwracajacymi w fazie.Dodatkowo pomiedzy wyjscie pierwszego stopnia filtru IV a wejscie dzielnika napiecia polary¬ zujacego 10 wlaczony jest wzmacniacz nieodwracajacy w fazie 11. Przeksztaltnik nieliniowy zapewnia charakterystyke kwadratowa, przy czym parametr A jest wprost proporcjonalny do sygnalu wyjsciowego U'y przetwornika wartosci skutecznej sterujacego dzielniki napiecia polaryzu¬ jacego 7, 8, 9, 10, który z kolei jest wprost proporcjonalny do napiecia wyjsciowego Uy, co ostatecznie mozna zapisac A = BUy gdzie B jest wspólczynnikiem o stalej wartosci.Zmienne napiecie wejsciowe poprzez wtórnik separujacy I podawane jest na wejscie ukladu realizujacego modul funkcji II. Uklad ten jest konieczny, poniewaz przeksztaltnik nieliniowy III realizuje funkcje kwadratowa tylko dla napiec dodatnich. Napiecie z wyjscia ukladu realizujacego modul funkcji II po podniesieniu do potegi drugiej w przeksztaltniku nieliniowym III jest filtro¬ wane za pomoca dolnoprzepustowego filtru IV i V oraz kondensatora wlaczonego w obwód sprzezenia zwrotnego wzmacniacza sumatora 6.128686 3 Dzieki ^emu na wyjsciu filtru V otrzymuje sie sygnal Uy = JLor UVt/dt AT gdziefun/t/ oznacza napiecie wejsciowe przetwornika. Poniewaz jednak parametr A przeksz¬ taltnika nieliniowego III jest wprost proporcjonalny do napiecia Uy, wiec po zaniku stanu przejscio¬ wego, to/jest po czasie rzedu 20 okresów napiecia wejsciowego sluszna jest nastepujaca zaleznosc — —op uVt/dt BUy T _L \/ 1 oj1 U2E/t/dt VB T Oznacza to, ze napiecie Uy jest wprost proporcjonalne do wartosci skutecznej napiecia wejsciowego Ue. Zastosowanie wzmacniacza nieodwracajacego fazy 11 w obwodzie polaryzacji detektora z obnizonym napieciem progowym 4 jest konieczne np. wtedy, gdy blad przetwarzania musi byc mniejszy od 0,1% a wspólczynnik szczytu napiec wejsciowych wiekszy niz 1,63 lub dla innej kombinacji wartosci bledu przetwarzania i wspólczynnika szczytu równowaznej wyzej poda¬ nym wartosciom, bowiem wówczas dla zapewnienia poprawnej pracy przetwornika napiecie polaryzujace detektor z obnizonym progiem 4 musi byc wieksze od napiecia sterujacego U'y.Zastrzezenia patentowe 1. Przetwornik wartosci skutecznej na napiecie stale zawierajacy polaczone szeregowo uklad realizujacy modul funkcji, przeksztaltnik nieliniowy i filtr, znamienny tym, ze przeksztaltnik nieliniowy (III) posiada wzmacniacz odwracajacy faze (1) i detektory z obnizonym napieciem progowym (2, 3, 4, 5), których wejscia sa dolaczone równolegle do wyjscia ukladu realizujacego funkcje modulu (II), z kolei wyjscia tego wzmacniacza i detektorów doprowadzane sa do wejsc sumatora (6), którego wyjscie stanowi wyjscie przeksztaltnika nieliniowego (III) i jest polaczone poprzez pierwszy stopien dolnoprzepustowego filtru (IV) i drugi stopien dolnoprzepustowego filtru (V) z wyjsciem przetwornika, przy czym przeksztaltnik nieliniowy (III) zawiera równiez dzielniki napiecia polaryzujacego (7, 8,9, 10), których wyjscia doprowadzane sa do wejsc polaryzujacych detektorów z obnizonym napieciem progowym (2, 3, 4, 5), a wejscia polaczone sa z wyjsciem pierwszego stopnia filtru (IV). 2. Przetwornik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przeksztaltnik nieliniowy (III) posiada wzmacniacz nieodwracajacy w fazie (11) polaczony szeregowo z dzielnikiem napiecia (10) ostat¬ niego detektora z obnizonym napieciem progowym (5). czyli Uv = uv =128686 UE X U Mi iv "we 11 10 V /I u'v_| /| ^v_ Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL