SU828100A2

SU828100A2 - Measuring transducer

Info

Publication number: SU828100A2
Application number: SU782699681A
Authority: SU
Inventors: Михаил Дмитриевич Кротов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4934
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1981-05-07

Description

1one

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл точного преобразовани переменного напр жени произвольной форг.1ы по уровню среднеквадратического значени в посто нное напр жение.The invention relates to a measurement technique and can be used to accurately convert an alternating voltage of an arbitrary forg.1 on the level of the rms value to a constant voltage.

Известен преобразователь переменного напр жени в посто нное, содержащий усилитель с измерительным прибором иа выходе и два последовательно включенные термопреобразовател со встречно включенными термопарами, а также источник посто нного напр жени , подключенный к выходу термоэлектрического преобразовател к входу усилител , и резистор, включенный между выходом усилител и нагревателем термоэлектрического преобразовател 1.A known converter of alternating voltage to constant, containing an amplifier with a measuring device and an output and two series-connected thermocouples with oppositely connected thermocouples, as well as a source of constant voltage connected to the output of the thermoelectric converter to the input of the amplifier, and a resistor connected between the output of the amplifier and a thermoelectric converter heater 1.

Недостатком преобразовател вл етс низка точность преобразовни переменного напр жени в посто нное.A disadvantage of the converter is the low accuracy of converting the alternating voltage to a constant one.

Наиболее близким техническим решеиием к изобретению вл етс измерительный преобразователь, по основному авт. св. № 620904, содержащий термоэлектрический преобразователь, нагреватель которого через блок разв зки подключен к входу устройства, а выход термоэлектрического преобразовател подсоединен через источник посто нного напр жени к входу усилител , и цепь обратной св зи, включенную между выходом усилител и нагревателем термоэлектрического преобразовател 2. Недостатком преобразовател вл етс низка точность преобразовани переменного напр жени в посто нное, вызванна наличием иа выходе преобразовател переменной составл ющей в том случае, если период преобразуемого напр жени соизмерим с посто нной времени термоэлектрического преобразовател , что приводит к по вленню на выходе устройства пульсаций напр жени низкой частоты. Уменьшение пульсаций возможно при увеличенииThe closest technical solution to the invention is a measuring transducer, according to the main author. St. 620904, containing a thermoelectric converter, the heater of which is connected to the input of the device through the junction block, and the output of the thermoelectric converter is connected to the input of the amplifier via a constant voltage source, and a feedback circuit connected between the output of the amplifier and the heater of the thermoelectric converter 2. The disadvantage the converter is a low accuracy of converting a variable voltage to a constant, caused by the presence of a variable output converter in If the period of the voltage being converted is commensurate with the time constant of the thermoelectric converter, which leads to the appearance of a low-frequency voltage pulsation at the output of the device. Pulsation reduction is possible with increasing

посто нной времени усилител преобразовател , что приводит к ухудщению быстродействи устройства.constant time amplifier transducer, which leads to a deterioration in the performance of the device.

Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовател переменного напр жени в посто нное.The aim of the invention is to improve the accuracy of the AC voltage to constant voltage converter.

Достигаетс это тем, что в измерительный преобразователь, содержащий термоэлектрический преобразователь, нагреватель которого через блок разв зки подключен к входу устройства, а выход термоэлектрического преобразовател подсоединен через источник посто нного напр жени к входу усилител в цепь обратной св зи, включенную между выходом усилител иThis is achieved by the fact that a measuring transducer containing a thermoelectric transducer, whose heater is connected to the input of the device through an interlock unit, and the output of the thermoelectric transducer is connected via a constant voltage source to the input of the amplifier connected to the feedback circuit

нагревателем термоэлектрического преобразовател , между входом термоэлектрического преобразовател и входом усилител включены последовательно соединенные фильтр и управл емый масштабный преобразователь , управл ющий вход которого подключен к выходу усилител .A thermoelectric converter heater, between the thermoelectric converter input and the amplifier input, are connected in series a filter and a controlled scale converter, the control input of which is connected to the amplifier output.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерительного преобразовател ; на фиг. 2 приведены временные диаграммы изменени напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател при разных уровн х входного переменного напр жени .FIG. 1 shows a block diagram of a measuring transducer; in fig. Figure 2 shows time diagrams of voltage variation on a thermoelectric converter heater at different levels of input AC voltage.

Измерительный преобразователь содержит входные клеммы 1 и 2, к которым через блок разв зки 3 присоединен термоэлектрический преобразователь 4, выход которого через источник посто нного напр жени 5 соединен с входом усилител 6, к выходу которого присоединена цепь обратной св зи 7, а ее выход присоединен к термоэлектрическому преобразователю 4. Между -входной клеммой 1 преобразовател и входом усилител 6 .включены последовательно соединенные фильтр 8 и управл емый масштабный преобразователь 9, управл ющий вход которого присоединен к выходу усилител 6. Выход устройства образован клеммами 10 и 11. Клемма 10 присоединена к выходу усилител 6, а клемма И присоединена к клемме 2 и соединена с термоэлектрическим преобразователем 4 и источником посто нного напр жени 5.The transmitter contains input terminals 1 and 2, to which a thermoelectric converter 4 is connected through an isolation unit 3, the output of which is connected to the input of amplifier 6 via a constant voltage source 5, to the output of which feedback circuit 7 is connected to the thermoelectric converter 4. Between the-input terminal 1 of the converter and the input of the amplifier 6. are connected in series the filter 8 and the controlled large-scale converter 9, the control input of which is connected to Exit amplifier 6. The output device is formed terminals 10 and 11. Terminal 10 is connected to the output of amplifier 6, and a terminal connected to terminal 2 and is connected with the thermoelectric converter 4 and a source of DC voltage 5.

Устройство работает следующим образом . Поступающее на входные клеммы 1 и 2 переменное напр жение через блок разв зки 3 подаетс на нагреватель термоэлектрического преобразовател 4 и преобразуетс им в посто нное напр жение, которое алгебраически i складываетс с напр жением источника 5, имеющим обратную пол рность, а разность этих напр жений поступает на вход усилител 6, с выхода которого через цепь отрицательной обратной св зи 7 подаетс на нагреватель термоэлектрического преобразовател 4. Блок разв зки 3 не пропускает посто нное напр жение на вход термоэлектрическо преобразовател 4. Напр жение с выхода усилител 6 поступает на выходные клеммы 10 и 11 преобразовател . Отрицательна обратна св зь 7 стабилизирует электрическую мощность на нагревателе термоэлектрического преобразовател 4 при любом уровне входного напр жени , что обеспечивает высокое быстродействие устройства , определ емое посто нной времени усилител 6 и глубиной обратной св зи преобразовател .The device works as follows. The alternating voltage supplied to the input terminals 1 and 2 through the isolation unit 3 is fed to the heater of the thermoelectric converter 4 and is converted by it into a constant voltage, which algebraically i folds with the source voltage 5 having the opposite polarity is fed to the input of the amplifier 6, from the output of which through the negative feedback circuit 7 is fed to the heater of the thermoelectric converter 4. The interlock unit 3 does not pass a constant voltage to the input of the thermoelectric switch converter 4. The voltage from the output of amplifier 6 is fed to the output terminals 10 and 11 of the converter. Negative feedback 7 stabilizes the electrical power on the heater of thermoelectric converter 4 at any input voltage level, which ensures high speed of the device, determined by the constant time of the amplifier 6 and the feedback depth of the converter.

Таким образом, на нагревателе термоэлектрического преобразовател 4 действует посто нна составл юща напр жени , поступающего на нагреватель с выхода усилител 6, и переменное напр жение, поступающее с входа устройства. Увеличение входного переменного напр жени приводит к уменьшению посто нной составл ющей напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател 4. На фиг. 2 приведена форма напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател 4 при разных уровн х входного переменного напр жени , гдеThus, on the heater of the thermoelectric converter 4 there acts a constant component of the voltage supplied to the heater from the output of the amplifier 6, and the alternating voltage coming from the input of the device. An increase in the input AC voltage leads to a decrease in the constant component of the voltage on the heater of the thermoelectric converter 4. In FIG. Figure 2 shows the voltage waveform on the thermoelectric converter heater 4 at different levels of the input alternating voltage, where

12- посто нна составл юща напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател ;12- constant voltage component on thermoelectric converter heater;

13- входное переменное напр жение малого уровн ;13 - input alternating voltage of small level;

14- посто нна составл юща напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател 4 при малом уровне входного переменного напр жени 13;14 is a constant component voltage on the heater of the thermoelectric converter 4 at a low level of the input alternating voltage 13;

15- входное переменное напр жение большого уровн ;15 is a high level input voltage;

16- посто нна составл юща напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател 4 при большом уровне входного переменного напр жени 15. Если период входного переменного напр жени соизмерим с посто нной времени термоэлектрического преобразовател 4, то на его выходе по вл етс напр жение пульсации, амплитуда которого увеличиваетс с увеличением периода входного переменного напр жени . Если амплитуда переменного напр жени 13 меньше посто нной составл ющей 14, то частота напр жени пульсации на выходе16 is a constant component voltage on the heater of thermoelectric converter 4 with a large level of input alternating voltage 15. If the period of input alternating voltage is comparable with the constant time of thermoelectric converter 4, then a pulsation voltage appears at its output, the amplitude of which increases with increasing input voltage period. If the amplitude of the alternating voltage 13 is less than the constant component 14, then the frequency of the ripple voltage at the output

термоэлектрического- преобразовател 4 совпадает с частотой входного переменного напр жени . Если амплитуда напр жени 15 больще посто нной составл ющей 16, то в спектре напр жени пульсации по вл етс втора гармоника 17, так как термоэлектрический преобразователь 4 не реагирует на фазу напр жени на нагревателе . Таким образом, термоэлектрический преобразователь 4 действует как двухполупернодный выпр митель, а напр жение пульсации на его выходе образуетс в результате двухполупериодного детектировани входного переменного напр жени и фильтрации продетектированного напр жени фильтром с посто нной времени, равной времени термоэлектрического преобразовател 4.thermoelectric transducer 4 coincides with the frequency of the input alternating voltage. If the voltage amplitude 15 is greater than the constant component 16, then the second harmonic 17 appears in the ripple voltage spectrum, since the thermoelectric converter 4 does not respond to the voltage phase on the heater. Thus, thermoelectric converter 4 acts as a two-half-rectifier rectifier, and the ripple voltage at its output is formed as a result of full-wave detection of the input alternating voltage and filtering the detected voltage with a time constant equal to the time of the thermoelectric converter 4.

Из временных диаграмм, изображенных на фиг. 2, следует, что при превышении амплптудой входного переменного напр жени значени посто нной составл ющей напр жени на нагревателе термоэлектрического преобразовател нарушаетс пропорциональность изменени на нем входного иFrom the timing diagrams depicted in FIG. 2, it follows that when the input alternating voltage exceeds the value of the constant component of the thermoelectric converter heater, the proportional change of the input voltage on it and

выходного напр жений, так как амплитуда первой гармоники в спектре напр жени пульсации уменьшаетс .output voltage, since the amplitude of the first harmonic in the ripple voltage spectrum decreases.

Входное переменное напр жение поступает также на фильтр 8, посто нна времени которого равна посто нной времениThe input AC voltage also goes to the filter 8, the constant of which is equal to the constant of time

термоэлектрического преобразовател 4. С выхода., фильтра 8 переменное напр жение подаетс на управл емый масштабный преобразователь 9, охваченный отрицательной обратной св зью. Величина посто нного напр л ени на выходе усилител 6 определ етс , при этом уровне входного переменного напр жени . Так как выходное напр жение усилител 6 управл ет коэффициентом передачи масштабного лреобразовател 9, то уровень входного переменного напр жени определ ет и величину переменного напр жени на выходе масгитабного преобразовател 9 по Цепи: вход преобразовател - управл юш,а цепь масштабного преобразовател 9 - выход масштабного преобразовател 9.of the thermoelectric converter 4. From the output of the filter 8, the alternating voltage is supplied to the controlled scale converter 9 covered by negative feedback. The magnitude of the constant voltage at the output of the amplifier 6 is determined by the level of the input alternating voltage. Since the output voltage of the amplifier 6 controls the transfer coefficient of the scaler converter 9, the level of the input AC voltage determines the magnitude of the AC voltage at the output of the Masgitab Converter 9 along the Circuit: the input of the converter is control, and the scale of the scale converter 9 is the output of the scale converter 9.

Масштабный преобразователь 9 подобран таким образом, чтобы дл синусоидального входного напр жени амплитуда первой гармоники спектра напр жени пульсации на выходе термоэлектрического преобразовател 4 была равна амплитуде переменного напр жени на выходе масштабного преобразовател 9.The scale converter 9 is selected so that for a sinusoidal input voltage, the amplitude of the first harmonic of the spectrum of the ripple voltage at the output of thermoelectric converter 4 is equal to the amplitude of the alternating voltage at the output of scale converter 9.

Так как посто нна iBpeMenn фильтра 8 равна посто нной времени термоэлектрического преобразовател 4, то при фазовом сдвиге масштабного преобразовател 9 равном 180°, перва гармоника напр жеПИЯ пульсации, поступаюш,а на вход усилител 6 с выхода термоэлектрического преобразовател 4, будет равна по амплитуде и противоположна по фазе переменному напр жению, поступаюш,ему на вход Since the constant iBpeMenn of filter 8 is equal to the time constant of thermoelectric converter 4, then with a phase shift of the scale converter 9 equal to 180 °, the first harmonic of the pulsation direction comes in and the input of amplifier 6 from the output of thermoelectric converter 4 is equal in amplitude and opposite in phase to alternating voltage

усилител 6 с выхода масштабного преобразовател 9.amplifier 6 from the output of the large-scale converter 9.

Поэтому эти переменные напр жени на входе усилител 6 компенсируют друг друга , что позвол ет уменьшить напр жение пульсации на выходных клеммах 10 и 11 преобразовател .Therefore, these variable voltages at the input of the amplifier 6 compensate each other, which makes it possible to reduce the ripple voltage at the output terminals 10 and 11 of the converter.

Введение фильтра 8 и масштабного преобразовател 9 не ухудшает быстродействи устройства, так как в этих цел х отсутствуют посто нные напр жени и онн не вход т в петлю обратной св зи преобразовател .The introduction of the filter 8 and the scale converter 9 does not impair the speed of the device, since for these purposes there are no constant voltages and they are not included in the feedback loop of the converter.

Сравнительные испытани данного преобразовател с известным показали, что уровень пульсаций на выходе преобразовател может быть уменьшен на пор док, что приводит к повышению точности измерительного преобразовател .Comparative tests of this converter with the well-known have shown that the level of pulsations at the output of the converter can be reduced by an order of magnitude, which leads to an increase in the accuracy of the measuring converter.

Claims

1. USSR author's certificate N9 33480, G 01 R 19/00, 1970.

2. USSR author's certificate No. 620904, a. 01 R 19/22, 1974 (prototype).

/ J

/ g

one