RU7748U1

RU7748U1 - Измерительный преобразователь постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой

Info

Publication number: RU7748U1
Application number: RU97115912U
Authority: RU
Inventors: В.Г. Боркивец
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1998-09-16

Description

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННЫЙ ТОК С ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКОЙ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для преобразования сигналов вида напряжение постоянного тока в сигналы вида постоянный ток, напряжение постоянного тока, в случаях, когда необходимо обеспечить относительно высокую, долговременную точность преобразования в сочетании со схемной простотой и гальванической развязкой между входом и выходом.

Известен измерительный преобразователь постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой, содержащий входной усилитель, модулятор, разделительный трансформатор, демодулятор, выходной усилитель-преобразователь напряжения в ток, источники питания перечисленных выше функциональных узлов (см.ГСП. Преобразователи измерительные Ш705И-М1... Техническое описание и инструкция по эксплуатации 4ЛЗ.499 409ТО, 1988г).

Недостатком указанного технического решения является наличие зависимости характеристики преобразования от параметров модулятора-демодулятора, сопротивлений обмоток разделительного трансформатора, входного усилителя и, как следствие, необходимость в коррекции характеристики преобразования в эксплуатации, относительно сложная приборная реализация преобразователя.

МПК G01R19/18

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является измерительный преобразователь постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой, реализованный в согласующем устройстве НС-29 (см. МГП. Устройство согласующие НС-29. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1 A3.033000 ТО, 1985г, стр.8 схема рис.1), содержащий усилитель .постоянного тока на операционном усилителе, модулятор, разделительный трансформатор, первый демодулятор (в цепи формирования выходного сигнала), второй демодулятор (в цепи формирования сигнала обратной связи), выходной усилитель, резисторы обратной связи, источники питания перечисленных выше функциональных узлов. Первый вход операционного усилителя подключен ко входу преобразователя, второй - через резистор обратной связи подключен к общему проводу, выход операционного усилителя соединен со входом модулятора, выходы которого соединены с выводами первичной обмотки разделительного трансформатора. Выводы обмотки обратной связи соединены со входами второго демодулятора, выход которого соединен со вторым входом операционного усилителя. Выводы вторичной обмотки разделительного трансформатора соединены со входами первого демодулятора, вход которого соединен со входом выходного усилителя, выход усилителя соединен с выводами для подключения нагрузки.

Основным недостатком преобразователя-прототипа является относительная сложность его приборной реализации, наличие

зависимости характеристики преобразования от неидентичности параметров демодуляторов (отсюда повышенные требования к ним), параметров выходного усилителя и, как следствие, необходимость в корректировке характеристики преобразования в эксплуатации.

Решаемой технической задачей является создание простого измерительного преобразователя постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой входа и выхода, позволяющего обеспечить высокую точность преобразования в течение длительного срока эксплуатации без коррекции характеристики преобразования.

Поставленная задача решается тем, что в измерительный преобразователь постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой, содержащий операционный усилитель с последовательно соединенными источниками питания, первый вход которого соединен со входом преобразователя, второй вход через резистор обратной связи подключен к общему проводу, разделительный трансформатор и выводы для подключения нагрузки, -введеныисточник питания напряжением формы Меандр, два выпрямительных моста и усилитель тока на транзисторе, база которого соединена с выходом операционного усилителя, эмиттер подключен к точке соединения источников питания операционного усилителя и ко второму входу последнего, а коллектор - к одному выходу первого выпрямительного моста, другой выход которого соединен с общим проводом, первый вход первого

выпрямительного моста подключен к своему второму входу через последовательно соединенные источник питания напряжением формы Меандр и первичную обмотку разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена ко входам второго выпрямительного моста, выходы которого соединены с выводами для подключения нагрузки. Кроме того, параллельно выходам первого и/или второго выпрямительных мостов включены конденсаторы.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить схему за счет того, что из нее исключены относительно непростые с учетом требований к стабильности модулятор-демодуляторы, выходной усилитель и источники питания, их питающие. Простота двух введенных в преобразователь выпрямительных мостов и усилителя тока на транзисторе очевидна, источник питания напряжением формы Меандр в случаях, когда в устройстве есть магнито-транзисторный преобразователь для питания операционного усилителя или других объектов, что обычно выполняется на практике, представляет собой дополнительную обмотку на трансформаторе магнитно-транзисторного преобразователя. Высокая долговременная точность преобразования обеспечивается за счет исключения составляющих погрешности, связанных с применением модулятора, демодуляторов, выходного усилителя.

На фигуре приведена схема измерительного преобразователя постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой входа и выхода.

ток с гальванической развязкой содержит операционный усилитель 1 с последовательно соединенными источниками 2, 3 питания, разделительный трансформатор 4, источник 5 питания напряжением формы Меандр, первый 6 и второй 7 выпрямительные мосты, усилитель тока на транзисторе 8. Первый вход операционного усилителя 1 подключен ко входу 9 преобразователя, второй вход через резистор 10 обратной связи - к общему проводу 11. База транзистора 8 соединена с выходом операционного усилителя 1, эмиттер подключен к точке соединения источников 2, 3 питания операционного усилителя 1 и ко второму входу последнего. Коллектор транзистора 8 подключен к одному выходу выпрямительного моста 6, другой выход которого соединен с общим проводом 11. Первый вход выпрямительного моста 6 подключен к своему второму входу через последовательно соединенные источник 5 питания напряжением формы Меандр и первичную обмотку разделительного трансформатора 4. Вторичная обмотка разделительного трансформатора 4 подключена к входам выпрямительного моста 7, выходы которого соединены с соответствующими выводами 12, 13 для подключения нагрузки 14.

Параллельно выходам первого 6 и/или второго 7 выпрямительных мостов могут быть включены конденсаторы 15, 16, соответственно.

Измерительный преобразователь постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой работает

следующим образом.

Выходной сигнал поступает на первый вход операционного усилителя 1, на второй (инвертирующий, если входной сигнал положительной полярности) вход подается напряжение обратной связи, величина которого определяется резистором 10 обратной связи и током коллектора транзистора 8, т. е. током, протекающим от источника 5 питания напряжением формы Меандр через выпрямительный мост 6, цепь коллектор-эмиттер транзистора 8, резистор 10 обратной связи по первичной обмотке разделительного трансформатора 4. Общая точка источников 2, 3 питания операционного усилителя 1 соединена не с общим проводом 11, как общепринято, а с эмиттером транзистора 8, что исключает протекание тока базы транзистора 8 по цепи резистора 10 обратной связи - исключается влияние коэффициента усиления транзистора 8 на погрешность преобразования входного сигнала в ток первичной обмотки трансформатора 4. Выходной сигнал преобразователя, он же ток вторичной обмотки разделительного трансформатора 4 после выпрямления выпрямительным мостом 7, жестко связан с током первичной обмотки через соотношение числа витков первичной, вторичной обмоток и в практических случаях может быть определен из выражения; 1вых UBX,

1

Wi, Wg - число витков первичной, вторичной обмоток разделительного трансформатора 4 соответственно;

Roc - сопротивление резистора 10 обратной связи;

UBX - напряжение на входе преобразователя.

Приведенное выше выражение выполняется с точностью тем выше, чем сильнее выполняются следующие нетрудно выполняемые на практике условия;

1)UBX UCM;

UBX-WI

2) Нс-1;

где ; UCM - напряжение смещения операционного усилителя 1, Не,1 - коэрцитивная сила материала и средняя длина силовой линии магнитопровода, на котором выполнен разделительный трансформатор 4.

Конденсаторы 15, 16, включенные параллельно выходам мостов 6, 7, сглаживают возможные пульсации при смене полярности напряжения на выходе источника 5 питания напряжением формы Меандр на противоположный.

Claims

1. Измерительный преобразователь постоянного напряжения в постоянный ток с гальванической развязкой, содержащий операционный усилитель с последовательно соединенными источниками питания, первый вход которого соединен с входом преобразователя, второй вход через резистор обратной связи подключен к общему проводу, разделительный трансформатор и выводы для подключения нагрузки, отличающийся тем, что введены источник питания напряжением формы "Меандр", два выпрямительных моста и усилитель тока на транзисторе, база которого соединена с выходом операционного усилителя, эмиттер подключен к точке соединения источников питания операционного усилителя и ко второму входу последнего, а коллектор - к одному выходу первого выпрямительного моста, другой выход которого соединен с общим проводом, первый вход первого выпрямительного моста подключен к своему второму входу через последовательно соединенные источник питания напряжением формы "Меандр" и первичную обмотку разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входам второго выпрямительного моста, выходы которого соединены с выводами для подключения нагрузки.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что параллельно выходам первого и/или второго выпрямительных мостов включены конденсаторы.