RU204U1 - Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное - Google Patents

Abstract

1. Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, выводы первичной обмотки которого соединены с входными клеммами устройства, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с входом первой диодно-емкостной запоминающей ячейки, а второй с общей шиной устройства, вторую диодно-емкостную запоминающую ячейку, причем выходы первой и второй диодно-емкостных запоминающих ячеек через балластные резисторы соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей, а выходы соединены с общей шиной устройства, сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника напряжения смещения, а выход соединен с выходной клеммой устройства, отличающийся тем, что в него введены нуль-орган, третий и четвертый коммутаторы, инвертор, вход которого соединен с входом нуль-органа и подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора, а выход соединен с входом второй диодно-емкостной запоминающей ячейки, выходы первой и второй диодно-емкостных запоминающих ячеек соединены соответственно с информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, выходы которых объединены и. соединены с первым входом сумматора, прямой выход нуль-органа соединен с входом первого формирователя и управляющим входом третьего коммутатора, инверсный выход нуль-органа соединен с входом второго формирователя и управляющим входом четвертого коммутатора.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый и второй повторител�

Description

ьыстрод :; 1СТВУ1ащл ИР СБРАЗСЗАТЖЬ ШРШЛЕШОГО

Л .лгпр,

j.lfU.ii vij- UjijLeijl .J j.iWO 1 U/liL-iW-d

::.редлагаеыая полезная модель относится к области электрических измерений и может быть использовано в качестве быстродействующего 7 атчика амплитудного значения неременного напряг.:еш1я нри нострое1ши ин(1.оршащояно-из лерительных, рег Л1фующих и управляющих систем.

Известен быстродействующим преобразователь переменного напряжения в постоянное /I/, содерхсащи : транс:;.о.рматор, .цнодный 1.юст, резисторный делитель напрт;ения, сгла:;жваю1р:й конденсатор, повторитель напряже шя, усилитель переменной составляющей, сукшатор напрял:ениЁ, источш к -1апря:кен:..я смещения.

Недостатками аналога являются низкое быстродействие (из-за инер1:,ионности усилителя перегленной составляющей напряжения, выполненного на базе операщ-юнного постоянного тока с раздел / тельньм конденсатором на входе), а ташке высогсий уровень пульсаций выходного напря; -:шния преобразователя.

Наиболее близким к npe;yiaraeMOiyiy техническим решением является преобразователь амплитуды переменного напрязкешш в nocTOHiiHoe /2/, содерлсащий фазоинвертор, днодно-емкостные запоминаю;цие ячейки, коммутаторы, диодный элемент Ш1, сушлатор, компараторы, формирователи,

Недостатками прототипа являются: а) низкая точность, обусловленная наличием .- азоинвертора, который вносит погрешность из-за разл1Г1ных параметров пол /обмоток; б) неодршаковая .туштельность ступенек выходного напря:г:еш-1я преобразователя, формирующихся после окончания каждого очередного полупериода сетевого напряя ения (прояшгяется нри переходных процессах преобразователя и обусловлен изменяющшлся onopiiKTvi напряжением компараторов, подающгшся на их входы с

Ермаков В.5. SCIR 19/;г,.

выхода устройства) - этот недостаток затрудняет синхрош1заЩ1ю преобразователя с послед; /10;1Цй1и блоками систем Е устройств, в к.оторые входит преобразователь, а и1-ю:да вносит дополни т елы-гзЮ погрешность в работу всей системы в целом; в) высокий уровень пульсаций (из-за большого разрядного тока диодно-егжостных запоминаюнщх ячеек через входное сопротивление сз л-латора).

Цель предлагаемой полезной ыодели - повышение точности устройства и снжхение пульсащай BLDIодного напрж.;ен11я.

Указанная цель достигается те:.--, что в преобразователь амплт-ггуды переменного напря:::еш;я Б постоя1 Еое, содер;::а дий трансформатор, выходы первично обмотки которого соедшюнк со входными клемглагли устройства, первый вывод Еторичной обг/ютки трансформатора соединен со входом первой тщодно-емкостной заиог.шнающейшшшшш ячеьпш, а второй - с общей шиной устройства, вторую диодно-елжост11}чо запоминаюао/ю ячейку, причем выходы первой и второй запоминающих ячеек через балластные резинторы соединены соответственно с инфюрмационныгуж входами первого и второго У кошдутаторов, управляющие входы которых подшшчены к выходам второго и первого формирователей, а выходы соединены с общей синой устройства, сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника напря;:.ения смещения, а выход соединен с выходной клеШЮй устройства, дополнительно введены н /ль-орган, третий и четвертый коммутаторы, инвертор, вход которого объединен со входом нуль-органа л подь:лючен к первому выводу вторичной обмотки трансФорматора, а выход соедилен со входом второй диодно-емкостной запоминающей ячежи, выходы первой и второй запоминающюс ячеек соединены соответственно с информационными входаг ш третьего и четвертого коммутаторов, выходы которых объе,динены и соединены с первык входом сумматора, прянюй выход н ль-органа соединен со входом первого формирователя и управляю1дим входом третьего коммутатора, инверсный выход нуль-органа соединен со входом второго формирователя и управляющем входом четвертого кошлутатора; в преобразователь также введены первый и второй повторители и сглаживающий конденсатор, соединенный параллельно с резистором обратной связи сумматора, вьосод первой диодно-емкостной запоминающей ячеЙ1Ш через первый повт оритель соединен с информационныу:: входом третьего коюлутатора, выход второй дщодно-емкостной запоминающей ячейки через второй повторитель соединен с инфюрмацдоннытл входом четвертого коммутатора.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя, а на фиг.2 изображены графики изменения напря}к.ения на ее элементах.

-6

X

второй вывод которой соединен с обще ыино ycTpoiiCTBa, выводы первичной обглоткй трансу юрлатора I соединен со входными клемгдами преобразователя, выходы первой 2 и второй 3 ячеек через балластные резисторы 4 и 5 соединены соответственно с информащюнныЬЦ входагж первого 3 и второго 7 коммутаторов, выходы которых соединены с общей тиной З стройства, вход первой запоминающей ячежи 2 соединен со входом нуль-органа 8 и через инвертор S - со входом второй запоминающей ячежи 3, выходы первой 2 и второй 3 запоминающих ячеек через первый 1C и второй II повторители соед11нены соответственно с информащ-юнными входами третьего 12 и четвертого 13 коммутаторов, выходы которых объед шены и соединехш с первы)л входом сушлатора 14, второй вход которого соединен с выходом источника 15 напря; :еш1я смещешш, параллельно резистору 13 обратной связи cymiaTOpa 14 подключен сгла кивающий конденсатор 17, выход сумматора 14 соеданеп с выходной 1слеммой устройства, пряг-лой выход нуль-органа 8 соедг ен с управляющшл входом третьего колшуяатора 12 и, через первый формирователь 18, с управляющим входом второго коммутатора 7, инверсный выход нуль-органа 8 соединен с управляющим входом четвертого ком:лутатора 13 и,через второй форглирователь 19, с управляющим входом первого колжутатора 6.

Преобразователь работает следующщ-л образом.

Исслед емое переменное напршсенпе U,,.( на первичную обмотку потакающего трансфорлатора I, имеющего коэффициент трансформащш Kj. аапряишние вторичной обмотр; -: трансформатора I прикладывается ко входам диодно-емкостных запоминающих ячеек 2 и 3 - непосиедственно и через инвертор Ь, - танге i:o входу нуль-органа о.,..1од110емкостные ячеЙ1си 2 и 3 запоминают амплитудное значение напря- ения , которое было достигнуто в течение предыдущего полупериода входного напряжения; нуль-орган 8 срабатывает при переходе через нулевое значение иссле.дз емого напрт1ения (на фиг.2 показано напряжение его пряслого выхода L ).

В момент времеша if О на пряглом выходе нуль-органа 8 появляется единичное напря}.1ение, которое запускает своим передним фронтом первый формирователь 18. Формирователь 18 своим выходньм коротким ирлпульсом, воздействуя на управляющий вход второго коьшутатора 7, открывает цепь разряда второй дцюдно-емкостной запоминающей ячейки 3 через балластный резистор 5 и коммутатор 7. Б течение времени действия выходного импульса формирователя 18 напршсение конденсатора Д11одно-емкостной запогужнающей ячеж-ai 3 разрязяается до уровня входного напря:;:ення ячейки, после чего повторяет инвертированную кривую входного напряя:ения и/ (г . йосле дости:::еш:я напрш::ением конденсатора ячеЙ1Ш 3 амплитудного значения исследуемого напрляйния 1 заряд ячешш прекращается (за счет наличия входаого диода ячежи), и на

ое выходе до -окончапля. т0ьеу:цего и в течение следующего пол /периодов входного напря.сешш по,д;дер:;жвается постоянное напржкег-ше, равное

.ш

где L/f - амплитудное значение входного напряжения преобразователя.

Единичное напрлкение пря1,юго выхода н.;ль-органа 8 на интервале 7 - о прило:1:ено к управляющегу1у вхо.ду третьего кош лутатора 12, в результате чего к первому входу сумматора 14 на этом интервале приложено выходное напрягкение первой диодно-емкостнои запошшающей 2 L , накопленное в предкдущег.; пол шериоде исследуемого напря кегшя.

В момент времени t- нуль-орган ь отпускает, и на его инверсном выходе появляется единичное напря/ление, запуская своим передшш фронтом второй форшфователь 19.3ыходно1ч имщ/лъс последаего воздействует на управляющий вход первого коммутатора 6, что приводит к разряд конденсатора первой диодно-ешсостной запо ишающей ячешш 2. В момент времени t в бсодное напряжение достигает амплитудного значения ) которое и запоминается ячежой 2 до момента времеш т.д. Т.е. гсахсдой запоминающей ячежой 2 и 3 в течение 1/4 длительности периода Т исследуемого напрш.ения от его начала осуществляется сброс и накопление полезной инфору1ации, после чего в течение оставшейся части периода в 3/4 Т эта информация с задерлжой в 1/2 Т от начала периода подается на первый вход сумматора 14.

На выходе преобразователя появляется напрякеш-ш

..

/С. .

где Kj - коэффициент трансформации трансформатора I;

%4-1 коэффицаептк передачи сумг/ атора 14 по первому и

второму входам; А С- Время зад ;ер:лш преобразователя, равное 1/4 Т;

IL - напря;1-:ение смел1е1шя, в качестве которого задается от/минимально возмо;шое значение напря/аения ,

Как видно из формулы (2), выходное иапрях:ение преобразователя пропорционально изменяющейся части исследуемого напршления.

С1ш;.сеш1я пульсаций выходного напряг сения параллельно резистору 13 обратной связи сумматора 14 подалючен сгла:;швающий конденсатор 17.

Преимуществами преобразователя по сравнению с известнььми техническими решения ли аналогичного назначения являются: а) более БЕСОл.-,с:.я точность; б) одинаковая дяительность ступенек выходного напрш ения, сйнхронизированньх с периодом исследземого напряз ения; в) в не- / , :э( // у / L, / I

СКОЛЬКО раз меньший уровень пульсаций выходного напрялвния (iipiaiepno на порядок), что в итоге так:.:;е повышает точность устройства. Gxeiv.a преобразователя проста к реализуется на 8 широко распространенных интегральных микросхегу ах отечественного производства: инвертор 9 к сумматор 14 - на К140УДЗ, повторители 10 и II - на К140УД6, коммутаторы G, 7, 12, 13 - на К2841-и11, н -ль-орган 8 - К554СА4, йормнрователи 18, 19 - на К155АГЗ.

При составле1ши описания шшшшшмшйшжгщцшшш за.чвки :1спользованк сле,д аоцще источники информации:

1.Ермаков Б.Ф., Теребаев В.З. Быстродействующи преобразователь перегленного напря;-:е11яя в постоянное. - Изв. вузов СССР. Сер. Электроглеханшса, 1981, . 8, с. 34-935.

2.А.с. СССР р 1033977, кл. COIR 19/22, 1982 (прототип).

/ I i f / / - 7 л / V

Автор-заявитель, заслуженный изобретатель РСФСР / В.Ф.Ермаков

Claims (2)

1. Быстродействующий преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, выводы первичной обмотки которого соединены с входными клеммами устройства, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с входом первой диодно-емкостной запоминающей ячейки, а второй с общей шиной устройства, вторую диодно-емкостную запоминающую ячейку, причем выходы первой и второй диодно-емкостных запоминающих ячеек через балластные резисторы соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей, а выходы соединены с общей шиной устройства, сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника напряжения смещения, а выход соединен с выходной клеммой устройства, отличающийся тем, что в него введены нуль-орган, третий и четвертый коммутаторы, инвертор, вход которого соединен с входом нуль-органа и подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора, а выход соединен с входом второй диодно-емкостной запоминающей ячейки, выходы первой и второй диодно-емкостных запоминающих ячеек соединены соответственно с информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, выходы которых объединены и. соединены с первым входом сумматора, прямой выход нуль-органа соединен с входом первого формирователя и управляющим входом третьего коммутатора, инверсный выход нуль-органа соединен с входом второго формирователя и управляющим входом четвертого коммутатора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый и второй повторители и сглаживающий конденсатор, соединенный параллельно с резистором обратной связи сумматора, выход первой диодно-емкостной запоминающей ячейки через первый повторитель соединен с информационным входом третьего коммутатора, выход второй диодно-емкостной запоминающей ячейки через второй повторитель соединен с информационным входом четвертого коммутатора.