(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОЩНОСТИ В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относитс к области электроизмерительной техники и может быть использовано при создании точных аналоговых и цифровых измерителей мощ нести посто нного и переменного тока. По авт. св. 539280 известен преобразователь мощности в напр жение посто нного тока, содержащий источник опорного напр жени и дифференциальны тёрмокбМпаратор, два нагревател которого соединены с выходами двух сумматоров , причем вход одного из них вл етс входом преобразовател мсианос ти, а выход дифференциального термокомпаратора соединен через активный интегратор с выходом преобразовател мощности, а также два блока вычитани , зходы которых соединены с соответствующими входами С5 лматоров, йход одного из них соединен с выходом источника опорного напр жени , а их выходы подключены к входам.второй пара нагревателей термокомпаратора ij Недостатками этого преобраэовател вл ютс узкий динамический диапазон преобразовани (не более20 дБ) и низка надежность из-за ограниченной перегрузочной способности нагрева . телей териокомпаратора, а также низка чувствительность в начале шкалы , т.е. при малых значени х измер емой мощности Р , когда термокомпаратор работает в начале квадратичного участка вольт-амперной характеристики преобразовани . Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности, динамического диапазона и надежности преобразовател . Цель достигаетс тем, что в преобразователь мс цности введены второй источник опорного посто нного напр женн , масштабный преобразователь,дифференциальный операционный усилитель и две дополнительные термопары, каикда из которых имеет тепловой контакт с одним противоположным торцом дифференциального полупроводникового термоэлемента, при этом выход активного интегратора соединен через масштабный преобразователь с инвертирующим входом дифференциёшьного усилител , к его неинвертируюсцему входу подключен выход; второго источника опорного посто нного напр жени , пол рность которого соответствует пол рности выходного напр жени активного интегратора, а выход диффереициального усилител соединен с об щим выводом встречного включени тех термоэлектродов дополнительных термопар , пол рность которых соответст вует пол рности включени на вход усилител второго источника опорного на11р жени . На чертеже представлена функциональна схема преобразовател мощности в напр жение посто нного тока. Он содержит дифференциальный терNSOKOMnapaTop 1, состо щий из четырех нагревателей 2-5, чувствительного элемента - дифференциального полупроводникового термоэлемента 6 и дополнительных термопар 7 и 8, источник 9 опорного напр жени посто нно го тока, сумматоры 10 и 11, блоки вычитани 12 и 13, активный интегратор 14, масштабный преобразователь .15, дифференциальный операционный усилитель 16 с инвертирующим 16-1 и неинвертирующим 16-2 входами, а также источник 17 опорного напр же ни посто нного тока. Преобразователь мощности в напр жение посто нного тока работает еледующим образом. В исходном состо нии 1 BJ,,,J О , так как на вход интегратора 14 сигнал не поступает, поскольку U ) О и х О (т.е. входные сигналы отсутствуют ) ; в этот момент напр жение от источника 17 поступает на усилитель 16, в результате чего по термопарам 7 и 8 протекает посто нный ток, пол рность которого соответствует пол рности включени на выход усилител 16 термопар 7 и 8. Протекание посто нного тока по дополнительным термопарам 7 и 8 в направлении от положительного термоэлектрода к отрицательному вызывает выделение одинакового количества тепла Пельтье в их рабочих спа х, что приводит к выводу термокомпаратора 1 на рабочую точку, где крутизна вольт-амперных характерист1П преобразовани имеет номинальное (заданное) значение. Входное напр жение Ujf и входной ток (X мощность которых необходимо измерить, с входов 18 и 19 соответ;ственно поступают на соответствующие входы сумматора 10 и блока вычитани 12, Выкодные сигналы сумматора 10 и блока вычитани 12, пропорциональные значению суммы и разности входных сигналов (и S ) и{и}(, поступают на первые из двух пар нагр вателей 2 и 5 соответственно термокомпаратора 1. Опорное напр жейиеЕо источника 9 поступаеэ на первые входа блока вычитани 13 и сумматора 11, на вторые входы koToisHX подаетс вы ходное посто нное напр жениеЦд преобразовател . выходные сигналы блока вычитани 13 и сумматора 11, пропор циональные соответственно Е - U о fUBbix, подаютс на вторые нагреватели 3 и 4 каждой из двух пар термокомпаратора 1, поддержива посто нными обе результйрукэдие температуры тордов термоэлемента 6 термокомпаратора , что вызывает по вление на выходе термоэлемента 6 разностной термо-ЭДС А Е , котора усиливаетс интегратором до значени U , пропорционального измер емой мощности Р . Часть выходного напр жени через масштабный преобразователь 15 поступает на инрертирующий вход 16-1 усилител 16, что приводит к уменьшению его выходного тока и к уменьшению выделени тепла Пельтье в термопарах 7 и 8 до тех пор, пока результирующа температура торцов термоэлемента 6 не станет первоначальной, т.е. заданной напр жением источника 17, Так как 4. Е пропорциональна разности результирующих температур торцов термоэлемента 6, то ()4K2(Ux- x - iiEo- J X o+ BbafL где К{, K/j - коэффициенты преобразои ., вани термокомпаратора 1 по нагревател м 2,3,4 и 5 соответственно. В св зи с тем, 4ToUmj, KiE, где К - коэффициент передачи активного интегратора 14, при условии после несложных преобразований из выражени (1) получают blK-f., где Kg коэффициент пропорцио нальности. Таким образом, выходное напр жение по вл ющеес на выходе 20 преобразовател , пропорционально измер емой мощности. При росте U и х , когда сигналы, например, достигают номинальных значений токов нагревателей 2 и 5, напр жение на выходе масштабного преобразовател 15 становитс равным напр жению источника 17 и в этот момент выходной ток усилител 16 становитс .равным :нулю. в случае дальнейшего увеличени Ux и выходное напр жение масштабного преобразовател превышает опорное напр жение источника 17 и на выходе усилител 16 напр жение мен ет пол рность , что приводит к протеканию тока через термопары 7 и 8 в обратном направлении, вызыва тем самым погл(Здение тепла Пельтье в их спа х, уменьшающее результирующую температуру торцов термоэлемента 6 до исходной (заданной). Таким образом осуществл етс увеличение чувствительности , динамического диапазона и надежности преобразовател , исключаетс одновременно и автоматически
возможность перегрузки входных цепей термокомпаратора 1.
Таким образом, описанный преобразователь облсщает повышенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками по сравнению с устрой ством по авт.св. № 539280.