SU1370583A1

SU1370583A1 - A.c.-to-d.c.voltage instrument transducer

Info

Publication number: SU1370583A1
Application number: SU864098611A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Горбачев
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1986-08-08
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1988-01-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых цифровых вольтметрах, предназначенных дл определени эффективного значени переменного напр жени произвольной формы в широком диапазоне частот. Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани переменного напр жени в посто нное. Дл достижени этой цели каждый термоэлектрический преобразователь снабжен термочувствительным датчиком, именхцим такую же величину и характер температурного изменени электрического сопротивлени (ТКС) посто нному току, что и нагреватель . На чертеже показаны термоэлектрические преобразователи 1 и 2, термочувствительные 3 и 4, вход щие в состав преобразователей соответственно, резистивные элементы 5 и 6, дифференциальный усилитель 7. Дл достижени необходимой коррекции об зательным вл етс строгое равенство ТКС у нагревател и датчика каждого термоэлектрического преобразовател в отдельности. 1 ил. i (ЛThe invention relates to a measurement technique and can be used in accurate analog digital voltmeters designed to determine the effective value of a variable voltage of an arbitrary shape in a wide frequency range. The aim of the invention is to improve the accuracy of converting a variable voltage to a constant one. To achieve this goal, each thermoelectric converter is equipped with a temperature-sensitive sensor, with the same magnitude and nature of the temperature change of the electrical resistance (TKS) of the direct current as the heater. The drawing shows thermoelectric converters 1 and 2, thermo-sensitive 3 and 4, resistive elements 5 and 6, and differential amplifier 7, which are part of the converters, respectively. To achieve the necessary correction, a strict equality of the TKS in the heater and sensor of each thermoelectric converter is necessary. separately. 1 il. i (L

Description

со о елco

0000

соwith

1one

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых и цифровых вольтметрах, предназначенных дл определени эффективного значени переменного напр жени произвольной формы в широком диапазоне частот.The invention relates to a measurement technique and can be used in accurate analog and digital voltmeters, designed to determine the effective value of a variable voltage of an arbitrary shape in a wide frequency range.

Цель изобретени - повышение точ13The purpose of the invention is to increase the point of 13

58325832

датчик 4 и резистивный элемент 6 прикладываетс к инвертирующему входу дифференциального усилител 7. В идеальном случае, когда оба термоэлектрических преобразовател 1 и 2 в совокупности с датчиками 3 и 4, резис- тивными элементами 5 и 6 обладают идентичными квадратичными функци миThe sensor 4 and the resistive element 6 are applied to the inverting input of the differential amplifier 7. In the ideal case, when both thermoelectric converters 1 and 2 in combination with sensors 3 and 4, the resistive elements 5 and 6 have identical quadratic functions

ности преобразовани переменного нап- Q преобразовани , коэффициент усилени variability of the variable variable Q conversion, the gain

р жени в посто нное.Permanently.

На чертеже представлена структурна схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Измерительный преобразователь (ИП) переменного напр жени в посто нное содержит первый и второй термоэлектрические преобразователи 1 и 2, термочувствительные датчики 3 и 4, вход щие в состав термоэлектрических преобразователей 1 и 2, резистивные элементы 5 и 6, дифференциальный усилитель 7. .Первые одноименные выводы термоэлементов и нагревателей термоэлектрических преобразователей 2 и 1 соединены с общим проводом. Второй вывод нагревател термоэлектрического преобразовател 1 соединен с входной а второй вывод нагревател термоэлектрического преобразовател 2-е выходной шиной устройства и выходом дифференциального усилител 7. Второй вывод термоэлемента первого термоэлектрического преобразовател 1 подключен через последовательно соединенные датчик 3 и резистивный элемент 5 к неинвертирующему входу дифференциального усилител 7, к инвертирующему входу которого через последовательно соединенные датчик 4 и резистивный элемент 6 подключены второй вывод термоэлемента второго термоэлектрического преобразовател 2.The measuring converter (PI) of alternating voltage to constant contains the first and second thermoelectric converters 1 and 2, thermosensitive sensors 3 and 4, included in the composition of thermoelectric converters 1 and 2, resistive elements 5 and 6, differential amplifier 7.. Terminals of thermoelements and heaters of thermoelectric converters 2 and 1 are connected to the common wire. The second output of the thermoelectric converter heater 1 is connected to the input and the second output of the thermoelectric converter heater 2 output device bus and the output of the differential amplifier 7. The second output of the thermoelectric element of the first thermoelectric converter 1 is connected via a serially connected sensor 3 and a resistive element 5 to the non-inverting input of the differential amplifier 7 , to the inverting input of which through the series-connected sensor 4 and the resistive element 6 are connected the second terminal of the thermoelement of the second thermoelectric converter 2.

Измерительный преобразователь переменного напр жени в посто нное работает следующим образом.The measuring converter of alternating voltage to constant works as follows.

При подаче исследуемого переменного напр жени на вход устройства на выходе термоэлектрического преобразовател 1 возникает термоЭДС, котора через датчик 3 и резистивный элемент 5 прикладываетс к неинвертирующему входу дифференциального усилител 7, усиливаетс и подаетс на нагреватель термоэлектрического преобразовател 2 и выходную шину устройства. Протекающий по нагревателю термоэлектрического преобразовател 2 ток вызывает возникновение на его выходе компенсирующей термоЭДС, котора черезWhen applying the tested alternating voltage to the input of the device, thermoelectric power is generated at the output of thermoelectric converter 1, which through sensor 3 and resistive element 5 is applied to the non-inverting input of differential amplifier 7, amplified and fed to the device's thermoelectric converter 2. The current flowing through the heater of the thermoelectric converter 2 causes a compensating thermoEMF at its output, which through

5five

00

5five

00

0 0

дифференциального усилител 7 К,.. 1 , а также отсутствует дрейф нул на его выходе, на выходе ИП устанавливаетс посто нное напр жение, величина которого равна среднеквадратичному значению поданного на входную шину переменного напр жени . Однако вследствие различного температурного изменени сопротивлений соответствующих нагревателей функции преобразовани термоэлектрических преобразователей 1 и 2 могут существенно отличатьс . При этом термочувствительньй датчик и нагреватель каждого из термоэлектрических преобразователей имеют равные как по величине, так и по характеру зависимости от температуры коэффициенты сопротивлени . При равных по величине и положительных температурных коэффициентах сопротивлени датчика 4 и нагревател термоэлектрического преобразовател 1, а также датчика 3 и нагревател термоэлектрического преобразовател 2 при увеличении температуры на нагревателе термоэлектрического преобразовател 1 электрическое сопротивление посто нному току нагревател и датчика 4 возрастает. Увеличение сопротивлени нагревател приводит к уменьшению величины термоЭДС на выходе термоэлектрического преобразовател 1 относительно того истинного значени , которое соответствует среднеквадратичному уровню данного входного переменного напр жени при идеальной функции преобразовани . Это приводит к отклонению от линейности функции преобразовани ИП и возникновению погрешности преобразовани . Однако увеличение сопротивлени датчика 4, включенного в выходную цепь термозлектрического преобразовател 2 последовательно с его термоэлементом , приводит к снижению ве- 5 личины компенсирующей термоЭДС, подаваемой на инвертирующий вход дифференциального усилител 7, что вызывает увеличение напр жени на его выходе. При достижении равенства ве5the differential amplifier 7 K, .. 1, and also there is no drift zero at its output; a constant voltage is established at the output of the power source, the value of which is equal to the root-mean-square value of the alternating voltage fed to the input bus. However, due to different temperature variations in the resistances of the respective heaters, the conversion functions of thermoelectric converters 1 and 2 may differ significantly. In this case, the thermosensitive sensor and the heater of each of the thermoelectric converters have equal resistance coefficients both in magnitude and character depending on the temperature. With equal and positive temperature coefficients, the resistance of the sensor 4 and the heater of thermoelectric converter 1, as well as the sensor 3 and heater of thermoelectric converter 2 with an increase in temperature on the heater of thermoelectric converter 1, the electric resistance of the heater and sensor 4 increases. An increase in the resistance of the heater leads to a decrease in the thermoelectric power at the output of the thermoelectric converter 1 with respect to the true value, which corresponds to the rms level of a given input alternating voltage with an ideal conversion function. This leads to a deviation from the linearity of the PI conversion function and the occurrence of a conversion error. However, an increase in the resistance of the sensor 4, included in the output circuit of the thermo-electric converter 2 in series with its thermoelement, leads to a decrease in the value of the compensating thermoEMF applied to the inverting input of the differential amplifier 7, which causes an increase in the voltage on its output. When achieving equality be5

5five

00

личин термоЭДС термоэлектрических преобразователей 1 и 2 на соответствующих входах дифференциального ури- лител 7 погрешность преобразовани от температурного изменени сопротивлени нагревател полностью компенсируетс и напр жение на выходной шине устройства соответствует среднеквадратичному уровню переменного напр жени на его входной ине. Аналогичный процесс происходит в схеме с участием датчика 3 при компенсации погрешности, вызванной температурным изменением сопротивлени нагревател термоэлектрического преобразовател 2. Резистивные элементы 5 и 6 предназначены дл предварительной идентификации параметров преобразовани термоэлектрических преобразователей 1 и 2, при этом датчики 3 и 4 могут включатьс с указанными элементами как последовательно так и параллельно. В случае, когда термоэлектрические преобразователи 1 и 2 в совокупности с датчиками 3 и 4 имеют идентичные начальные параметры преобразовани , резистивные элементы 5 и 6 целесообразно из схемы устройства исключить. Отметим, что применительно к данному ИП нагреватели обоих термоэлектрических преобразователей 1 и 2 могут отличатьс по абсолютному значению и знаку температурного коэффициента сопротивлени , а также по виду его зависимости от температуры. Дл достижени необходимой коррекции об зательным вл етс только строгое равенство указанных параметров у нагревател и датчика каждого термоэлектрического преобразовател в отдельности , что обеспечиваетс конструкцией и технологией их изготовлени .The thermopower of thermoelectric converters 1 and 2 at the corresponding inputs of the differential triaxial converter 7 is converted completely from the temperature variation of the resistance of the heater and the voltage on the output bus of the device corresponds to the rms level of the alternating voltage across its input voltage. A similar process occurs in the circuit with the participation of the sensor 3 in compensating for the error caused by the temperature variation of the resistance of the heater of the thermoelectric converter 2. The resistive elements 5 and 6 are intended to pre-identify the conversion parameters of the thermoelectric converters 1 and 2, while the sensors 3 and 4 can turn on with the specified elements both in series and in parallel. In the case when thermoelectric converters 1 and 2 in combination with sensors 3 and 4 have identical initial parameters of conversion, resistive elements 5 and 6 are expediently excluded from the circuit of the device. Note that, as applied to this PI, the heaters of both thermoelectric converters 1 and 2 may differ in absolute value and sign of the temperature coefficient of resistance, as well as in the form of its dependence on temperature. In order to achieve the necessary correction, only strict equality of these parameters for the heater and sensor of each thermoelectric converter separately is required, which is provided by the design and technology of their manufacture.

5five

00

5five

00

Claims

Invention Formula

The measuring converter of alternating voltage to constant, containing a differential amplifier and two thermoelectric converters, the first terminals of the same name of thermoelements and heaters of which are connected to the common wire, the second output of the heater of the first thermoelectric converter, and the second output of the heater of the second thermoelectric converter connected to the output bus of the device and the output of the differential amplifier, to the inverting and non-inverting at the inputs of which the first and second resistive elements are connected by first pins, characterized in that, in order to increase the accuracy of converting alternating voltage to constant, each thermoelectric transducer is equipped with a temperature sensor having the same magnitude and character of temperature variation of electrical resistance to direct current as the heater, and the temperature-sensitive sensor of the first thermoelectric converter is connected by its terminals to the second terminal of the thermoelement in orogo thermoelectric converter

5 and the second terminal of the first resistive element, and the temperature sensor of the second thermoelectric converter is connected to the second terminal of the thermoelement of the first thermoelectric converter and the second terminal of the second resistive element.

0