PL153687B2 - Przetwornik wartości skutecznej przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	153 687 Int a.® G01R 23/06 G01R 19/22
Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr- Zgłoszono: B9 01 12 (P. 277137) Pierwszeństwo -
URZĄD PATENTOWY RP	Zgłoszenie ogłoszono: Θ9 10 16 Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30	;(rrfiw

Twórca wynalazku: Janusz Mindykowski

Uprawniony z patentu tymczasowego: Wyższa Szkoła Morska, Gdynia (Polska)

PRZETWORNIK WARTOŚCI SKUTECZNEJ PRZEBIEGU ZMIENNEGO NA SYGNAŁ STAŁOPRĄDOWY

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik wartości skutecznej przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy, stosowany w układach częstotliwości sieciowej, szczególnie w rozwiązaniach wymagających galwanicznego oddzielenia sygnału przetwarzanego i wyjściowego.

Wynalazek dotyczy techniki pomiarów sygnałów prądowych i napięciowych o małych wartościach i szczególnie nadaje się do wykorzystania w przetwornikach częstotliwości na napięcie, w przetwornikach względnej różnicy częstotliwości oraz odchyłki częstotliwości od wartości znamionowej.

W technice pomiarowej znane są termoelektryczne przetworniki wartości skutecznej na sygnał stałoprądowy, wykorzystujące cieplne działanie prądu i zjawisko termoelektryczne. Przetworniki te wykazują szereg niedogodności , do których zalicza się małą powtarzalność charakterystyk przetwarzania dla kolejnych egzemplarzy, małą stałość charakterystyk w czasie oraz dużą wrażliwość na przeciążenia.

Podobne cechy charakteryzują przetwornik według patentu 78 2Θ7, oparty na zastosowaniu termistorów pośrednio podgrzewanych. Dodatkową wadę takiego rozwiązania stanowi powolność reakcji na zmiany sygnału przetwarzanego. Przetworniki budowane na elementach hallotronowych (polski opis patentowy nr 69 701) charakteryzują się znacznie nieliniową charakterystyką przetwarzania w przypadku, gdy sygnał wejściowy zawiera duży udział wyższych harmonicznych. Dalszą ich niekorzystną cechą jest fakt, iż strona wejściowa reprezentuje impedancję o dużej składowej biernej - co znacznie ogranicza możliwości zastosowań.

Znane są również elementy prostownikowe, filtry dolnoprzepustowe, elementy przetwarzające napięcie/prąd 1 elementy transoptorowe, które przy zestawieniu w szereg i odpowiednim ich dopasowaniu mogą być wykorzystane do budowy transoptorowego przetwornika wartości sku153 687

153 687 tecznej przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy. Przetwornik taki, oparty na prostowaniu pełnookresowym, filtracji i optoelektronicznej separacji obwodów natrafia na szereg trudności konstrukcyjnych, związanych z koniecznością zastosowania prostowników liniowych i filtrów niskiej częstotliwości oraz odrębnego źródła zasilania. Nadto, powstaje dodatkowy błąd przetwarzania spowodowany odkształceniem badanego przebiegu od sinusoidy. Z uwagi na swą złożoność przetwornik transoptorowy charakteryzuje się mniejszą niezawodnością.

Znane są także fotodetektory składające się z fotorezystorów oraz układów dopasowujących, które stanowią rezystory nastawne posobne oraz rezystory nastawne bocznikujące.

W układzie według wynalazku zmienny przebieg napięcia lub prądu jest podawany na wejście układu dopasowującego pierwszego. Sygnał wyjściowy z tego układu zasila żarowe źródło promieniowania sprzężone na drodze optycznej z fotodetektorem. Fotodetektor jest połączony z układem dopasowującym drugim, przy czym jest on zasilany ze źródła zasilającego o charakterze napięciowym, które jest włączone między układ dopasowujący drugi a człon wyjściowy przetwornika.

Według alternatywy układu źródło zasilania ma charakter prądowy i jest dołączone równolegle do układu dopasowującego drugiego.

Układ według wynalazku zapewnia dobrą dokładność działania przy małych wartościach częstotliwości i umożliwia separację galwaniczną sygnału przetwarzanego i sygnału wyjściowego. Układ charakteryzuje się dużą prostotą i regulowaną czułością, która jest osiągnięta przez posobno-bocznikową strukturę układu dopasowującego fotodetektora oraz regulowaną odległość między żarowym źródłem promieniowania a fotodetektorem. Pozwala to na kształtowanie charakterystyki statycznej przetwornika, co umożliwia w praktycznych wykonaniach budowę złożonych układów, mających niekoniecznie identyczne co do parametrów żarowe źródła promieniowania i fotorezystory, a to daje sposobność kompensacji czynników mogących zakłócić pomiar, np. temperatury .

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, który przedstawia schemat przetwornika.

Układ dopasowujący pierwszy 1, na którego wejście podawany jest zmienny przebieg napięcia lub prądu, zasila żarowe źródło promieniowania 2 połączone w jednej obudowie z fotodetektorem 3, stanowiącym obwód wyjściowy przetwornika. Dzięki sprzężeniu optycznemu i swoim właściwościom uśredniającym, żarowe źródło promieniowania 2 przetwarza odpowiednie wartości prądów lub napięć na proporcjonalne w określonym zakresie zmiany konduktancji fotodetektora

3. Fotodetektor 3, połączony z układem dopasowującym drugim 4, zawierającym dołączone szeregowo i równolegle do niego rezystory nastawne, jest zasilany stałą wartością napięcia ze źródła zasilającego 5 o charakterze napięciowym. Źródło zasilające 5 jest włączone między układ dopasowujący drugi 4 a człon wyjściowy 6. Według alternatywy źródło zasilające 5 ma charakter prądowy i jest dołączone równolegle do układu dopasowującego drugiego 1. Człon wyjściowy przetwornika 6 w wykonaniu działającym jako przetwornik jest utworzony z szeregowego połączenia filtru dolnoprzepustowego i wzmacniacza końcowego, a w wykonaniu działającym jako miernik zawiera wzmacniacz operacyjny zasilający wskaźnik wyskalowany w jednostkach wielkości mierzonej.

Przetwornik według wynalazku działa w ten sposób, że do wejścia układu dopasowującego pierwszego 1 jest doprowadzony zmienny sygnał prądowy lub napięciowy. Układ dopasowujący 1 pozwala wybrać taki punkt pracy przetwornika, aby w określonym zakresie wejściowych prądów lub napięć uzyskać proporcjonalne zmiany konduktancji fotodetektora 3, zasilanego poprzez układ dopasowujący drugi 4 ze źródła zasilającego 5. Wskazania wyjściowego członu 6, mierzącego uśrednioną wartość sygnału wyjściowego z fotodetektora 3 będą proporcjonalne do wartości skutecznej przebiegu zmiennego podanego na wejście przetwornika.

153 687

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe .1. Przetwornik wartości skutecznej przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy majęcy w swym układzie fotorezystor i układy dopasowujące, znamienny tym, że zmienny przebieg napięcia lub prądu jest podawany na wejście układu dopasowującego pierwszego (1), którego sygnał wyjściowy zasila żarowe źródło promieniowania (2), sprzężone na drodze optycz nej z fotodetektorem (3), połączonym z układem dopasowującym drugim (4), przy czym fotodetektor (3) poprzez układ dopasowujący drugi (4) jest zasilany ze źródła zasilającego (5) o charakterze napięciowym, które jest włączone między układ dopasowujący drugi (4), a człon wyjściowy przetwornika (6).
2. 2. Przetwornik według zastrz.l, znamienny tym, że źródło zasilające (5) o charakterze prądowym jest dołączone równolegle do układu dopasowującego (4).

   i