SU1183948A1

SU1183948A1 - Калибратор переменного напряжения

Info

Publication number: SU1183948A1
Application number: SU843731898A
Authority: SU
Inventors: Yurij S Shumkov; Igor Yu Sergeev
Original assignee: Ki Polt I
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1984-04-25
Publication date: 1985-10-07

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к калибраторам переменного тока,, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем и сис- 5 тем автоматического контроля и уп:равления.

Цель изобретения - уменьшение длительности переходных процессов •при автоматической коррекции уровня выходного сигнала калибратора.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого калибратора переменного напряжения; на фиг..2 схема блока формирования стробирующих импульсов с системой фазовой автоподстройки частоты; на фиг.З схема блока управления; на фиг.4 временные диаграммы, поясняющие работу калибратора. 20

Калибратор переменного напряжения содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, регулирующий элемент 2, первый сумматор 3 и усилитель 4 Мощности, выход 25 которого подключен к выходной клемме 5 и К первому входу стробоскопического преобразователя 6, выходом соединенного с одним из входов дополнительного сумматора 7, другой 30 вход которого через дополнительный стробоскопический преобразователь 8 подключен к выходу регулирующего элемента 2, а выход - к первому входу дифференциального компаратора 35 9, второй вход которого подключен к источнику 10 опорного напряжения, а выход через первый усилитель 11, первый ключ 12 и запоминающий узел '·

13 подсоединен к управляющему 40

входу регулирующего элемента 2, а также второй ключ 14, включенный между выходом дополнительного'стробоскопического преобразователя 8 и входом второго усилителя 15, выхо- 45 дом подключенного к другому вхоДу сумматора 3, блок 16 формирования стробирующих импульсов с фазовой автоподстройкой частоты, вход которого подключен к другому выходу за- 50 дающего генератора 1, а выход - к вторым входам первого 6 и дополнительного 8 стробоскопических преобразователей, и блок 17 формирования импульсов на период коррекции 55 уровня выходного напряжения, выходами подключенный к управляющим входам первого 12 и второго 14 ключей.

Блок 16 формирования стробирующих! импульсов с системой фазовой автоподстройки частоты (фиг.2) содержит стробоскопический смеситель 18, формирователь 19 стробирующих импульсов, усилитель-расширитель 20, фазовый детектор 21, генератор 22 опорной частоты, перестраиваемый генератор 23.

Блок 17 формирования импульсов (фиг.З) содержит генератор 24 тактовых импульсов, счетчик 25 импульсов, дешифраторы 26-28, триггеры 29 и 30.

Стробоскопические преобразователи 6 и 8 выполнены в виде стробоскопического смесителя, подключенного к усилителю-расширителю со схемой обратной связи по постоянному и переменному токам.

Дифференциальный компаратор 9 выполнен в виде преобразователя амплитудного, среднего, либо действующего значений переменного напряжения в постоянное, выходом подключенного к одному из входов схемы сравнения, на другой вход которой подается опорный сигнал в виде напряжения постоянного тока, причем входным сигналом преобразователя переменного напряжения в постоянное является переменное напряжение низкой фиксированной частоты, например 20 кГц.

Калибратор переменного напряжения работает следующим образом.

Периодически через определенное время непрерывной работы происходит коррекция уровня выходного напряжения калибратора. По команде с блока 1 7 формирования импульсов замыкаются ключи 12 и 14. В режиме коррекции высокочастотное напряжение, снимаемое с первого выхода задающего генератора 1, через регулирующий элемент 2 поступает на первый вход сумматора 3, с помощью стробоскопического преобразователя 8 преобразуется в напряжение низкой фиксированной промежуточной частоты. Преобразованное напряжение затем через ключ 14 поступает на вход инвертирующего усилителя 15, инвертируется и подается на второй вход сумматора 3. Напряжение высокой частоты и сигнал низкой фиксированной промежуточной частоты суммируются и через усилитель 4 мощности

1183948

>

поступают на выходную клемму калибратора 5, а также на первый вход стробоскопического преобразователя 6. На вторые входы стробоскопических преобразователей 6 и 8 с вы- 5 хода блока 16 поступают стробирующие импульсы, частота следования которых £_стр (порядка 0,98-2 МГц) строго связана с частотой выходного сигнала калибратора £_еч соотноше- 10 нием

^пр-^Вч^{- п}^стр » где £„_р - фиксированное значение

низкой промежуточ^-, 15

ной частоты, например 20 кГц,

. П = 1, 2, 3,....

Формирователь стробирующих импульсов частоты £_Стр в блоке 16 20

происходит при помощи системы фазовой автоподстройки частоты. При этом на вход блока 16 с второго выхода задающего генератора 1 поступает сигнал, частоты £_Вч равный 25

частоте выходного сигнала калибратора. Частота выходного сигнала стробоскопических·преобразователей 6 и 8 фиксирована и равна £ _пр.

На фиг.4а показано высокочастот- ^0 ное напряжение 0_вц реформированное на выходе калибратора, когда выходной сигнал калибратора имеет синусоидальную форму. Пунктирной линией выделена огибающая промежуточной час- 35 тоты значений напряжения 0_вч5 в моменты времени действия стробирующих импульсов (фиг.45), засинхронизированных с высокочастотным сигналом. Выходной сигнал стробоскопичес- 40 кого преобразователя 8 0_пр.₈

(фиг.4в), имеющий низкую фиксированную промежуточную частоту, по форме повторяет выходной высокочастотный сигнал калибратора (фиг.4ч) и ис- 45 пользуется в качестве тестового для выделения сигнала ошибки непосредственно на выходе калибратора. Этот сигнал передается на выходную клемму 5 практически без искажений. Зна- 50 чения выходного высокочастотного сигнала калибратора 0_6ч5 в моменты времени стробирования могут отличаться от значений тестового сигнала из-за частотной погрешности сум- 55 матора 3 и усилителя 4 мощности,а также нестабильности коэффициента передачи стробоскопического преобразователя 8. Сигнал и (фиг.4 г)„ .рав.ный сумме проинвертированного тестового сигнала промежуточной частоты (фиг.4е) и выходного высокочастотного сигнала калибратора (фиг.4м), поступает на первый вход стробоскопического преобразователя 6. В смесителе преобразователя 5 строб-импульсами (фиг.4б) стробируется разностный сигнал ошибки, образованный разностью мгновенных значений сформированного на выходе калибратора высокочастотного сигнала и переданного тестового сигнала промежуточной частоты в моменты времени действия стробирующих импульсов . Сформированный на выходе стробоскопического преобразователя сигнал ошибки δ И_пР£ (фиг.4Э) низкой промежуточной частоты суммируется , в сумматоре 7 с выходным сигналом стробоскопического преобразователя 8 (фиг.4в). При этом на выходе сумматора 7 формируется сигнал 1)_{пр 7}(фиг.4ж), имеющий низкую фиксированную промежуточную частоту и повторяющий с высокой точностью по форме и по амплитуде, но в трансформированном масштабе времени выходной высокочастотный сигнал калибратора, а весь спектр выходного сигнала калибратора с высокой точностью переносится в область низких частот, а именно на фиксированные частоты,-кратные промежуточной £_πρПогрешность от нестабильности коэффициентов передачи стробоскопических преобразователей при этом уменьшается на порядок и более.

1

Предлагаемое техническое решение обеспечивает коррекцию погрешности стробоскопического преобразователя в составе калибратора. Если выходным сигналом считать сигнал,, снимаемый с выхода регулирующего элемента 2, то частотная погрешность сумматора 3 полностью войдет в погрешность преобразования, а значит и в погрешность установки заданного уровня выходного сигнала калибратора, которая при этом существенно возрастает и достигает 7-10%.

Сигнал с выхода сумматора 7 поступает на первый вход дифференциального компаратора 9 (амплитудных, средних, либо действующих значении) и сравнивается с опорным напряжением источника 10, поступаю3

1183948

6

щим на второй вход компаратора 9. Разностный сигнал с выхода компаратора 9, усиленный усилителем 11, ^!

через ключ 12, запоминающий узел 13* воздействует на управляющий вход регулирующего элемента 2. В результате выходное высокочастотное напряжение калибратора изменяется до тех пор, пока не станет равным опорному соответственно по амплитудному, среднему, либо действующему значению. Равенство устанавливается с высокой точностью, определяемой статизмом замкнутой системы авторегулирования . В результате осуществляется коррекция уровня выходного сигнала калибратора. Дифференциальный компаратор работает в области низких частот, сравнение преобразованного выходного сигнала калибратора, который может иметь произвольную форму, с опорным может осуществляться с высокой точностью по произвольно выбранному параметру (амплитудному, среднему, либо действующему значениям).

Режим коррекции может длиться 0,05-0,1 с. Затем по команде с блока 17 формирования происходит переключение калибратора во второй режим работы, когда он может быть использован как образцовый источник переменного напряжения. Сначала размыкается ключ 12, этим устраняется прохождение на вход запоминающего узла 13 напряжения переходного процесса, возникающего при размыкании ключа 14. Запоминающий узел 13 поддерживает постоянным напряжение управления, воздействующее на регулирующий элемент 2 во втором режиме работы калибратора, в результате поддерживается постоянным уровень выходного высокочастотного напряжения калибратора, установленный в „ режиме коррекции. Затем размыкается ключ 14 и из выходного сигнала калибратора исключается переменная составляющая промежуточной частоты.

Автоматическая коррекция уровня выходного сигнала калибратора происходит периодически один раз через 5-10 с и может быть запрограммирована с любыми переключениями в схеме калибратора (например, при переходе с одного калиброванного уровня выходного напряжения на другой, изменении частоты выходного сигнала, изменении сопротивления нагрузки). При работе калибратора в составе автоматизированных систем измерения и контроля коррекция выходного сигнала эасинхронизирована с работой системы и осуществляется в паузах между проведением различных контроль но-измерительных операций, а также непосредственно после смены объекта контроля.

Блок 16 формирования стробирующих импульсов с системой фазовой автоподстройки частоты (фиг.2) работает следующим образом.

Сигнал частоты равный

частоте выходного сигнала калибратора, с второго выхода задающего генератора 1 подается на сигнальный вход стробоскопического смесителя 18 на вход стробирования которого поступают стробирующие импульсы с выхода формирователя 19 стробирующих импульсов. С помощью усилителя-расширителя 20 выделяется напряжение огибающей выходного сигнала смесителя 18 промежуточной частоты, которое поступает на первый вход фазового детектора 21. На второй вход детектора 21 подается опорный сигнал низкой фиксированной частоты, например 20 кГц, с выхода генератора 22 опорной частоты. Выходной·сигнал фазового детектора 21 с помощью перестраиваемого генератора 23 изменяет частоту следования выходных импульсов формирователя 19 до тех пор, пока выходное напряжение усилителя-расширителя 20 не станет равным по фазе и частоте опорному сигналу генератора 22. Стробирующие импульсы с выхода формирователя 19 подаются на входы стробирования смесителей стробоскопических преобразователей 6 и 8. При этом весь спектр выходного высокочастотного сигнала калибратора переносится в область·низких частот, а именно на фиксированные частоты, кратные частоте опорного сигнала.

Блок 17 формирования (фиг.З) работает следующим образом .

На счетчик 25 импульсовпоступают тактовые импульсы частоты от генератора 24 тактовых импульсов. В момент перехода кода счетчика в нулевое состояние формируется выход-;

1 183948

ной сигнал дешифратора 28, который подается на входы установки в единичное состояние триггеров, 29 и 30.

При этом сигналами с выходов триггеров 29 и 30 замыкаются ключи 12 и 14. При переходе кода счетчика 25 в состояние Ν= £_οί_κ где - длительность режима коррекции, формируется выходной сигнал дешифратора 26, устанавливающий в нулевое состояние 10 триггер 29, при этом размыкается

ключ 12. С некоторой задержкой на время срабатывания ключа 12 при установке следующего состояния кода счетчика 25 дешифратор 27 устанавливает в нулевое состояние триггер 30, при этом размыкается ключ 14. . При любых переключениях в схеме калибратора счетчик 25 автоматически устанавливается в нулевое состояние, после чего начинается режим коррекции.

фиг. 1

Фиг.г

1183948

29

и_в>,₅ Фиг. 3

г. 4

Claims

КАЛИБРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, регулирующий элемент, сумматор и усилитель мощности, выход которого подключен к выходной клемме и к одному из входов стробоскопического преобразователя, блок формирования стробирующих импульсов с фазовой автоподстройкой частоты, входом-соединенный с выходом задающего генератора, а выходом -с управляющим входом стробоскопического преобразователя, дифференциальный компаратор, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход через последовательно соединенные

первый усилитель, первый ключ и запоминающий узел - к управляющему входу регулирующего элемента, второй ключ, второй усилитель и блок формирования импульсов на период коррекции уровня выходного напряжения, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длительности переходных процессов, в него введены дополнительный стробоскопический преобразователь и дополнительный сумматор, причем вход дополнительного стробоскопического преобра- § зователя подключен к выходу регулирующего элемента, управляющий вход соединен с выходом блока формирования стробирующих импульсов с фазовой автоподстройкой частоты, а выход подсоединен к первому входу дополнительного сумматора и через последовательно соединенные второй ключ и второй усилитель к другому входу основного сумматора, второй вход дополнительного сумматора подключен к выходу первого стробоскопического преобразователя, а выход - к другому входу дифференциального компаратора .

50,,,.1183948

>

1 1183948 2