Преобразователь мощности в напряжение постоянного тока

Преобразователь мощности в напряжение постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-вув 539280 (22) Заявлено 040978 (2 I) 2663884/18-21

771559 (51)М. Кл.З с присоединением заявки ¹

С 01 R 21/00

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151080.Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 151080 (5З) УДК 681. 335 (088.8) (72) Автор изобретения

С.А.Андрусяк

Специальное конструкторское бюро микроэлектроники и приборостроения (71) 3а яв итель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОЩНОСТИ В НАПРЯЖЕНИЕ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при создании точных аналоговых и цифровых измерителей мощности постоянного и переменного тока.

По авт. св. кт 539280 известен преобразователь мощности в напряжение постоянного тока, содержащий источник .опорного напряжения и дифференциальный0 термокомпаратор, два нагревателя которого соединены с выходами двух сумматоров, причем вход одного из них является входом преобразователя мощности, а выход дифференциального термокомпаратора соединен через активный интегратор с выходом преобразователя мощности, а также два блока вычитания,,входы которых соединены с соответствующими входами сумматоров, вход одного иэ них соединен с выходом источника опорного напряжения, а их выходы подключены к входам, второй пары нагревателей термокомпаратораЯ

Недостатками этого преобраэовате- 25 ля являются узкий динамический диапазон преобразования (не более 20 дБ) и низкая надежность иэ-sa ограниченной перегрузочной способности нагрева.телей термокомпаратора, а также низ- щ кая чувствительность в начале шкалы,т.е. при малых значениях измеряемой мощности Р, когда термокомпаратор работает в начале квадратичного участка вольт-амперной характеристики преобразования.

Целью изобретения является увеличение чувствительности, динамического диайазона и надежности преобразователя.

Цель достигается тем, что в преобразователь мощности введены второй источник опорного постоянного напряжения, масштабный преобразователь,. дифференциальный операционный усили тель и две дополнительные термопары, каждая из которых имеет тепловой контакт с одним противоположным торцом дифференциального полупроводникового термоэлемента, при этом выход активного интегратора соединен через масштабный преобразователь с инвертируктвим входом дифференциального усилителя, к его неинвертирунв;ему входу подключен выход: второго источника опорного постоянного напряжения, полярность которого соответствует полярности выходного напряжения активного интегратора, а выход диффе

771559 ренциального усилителя соединен с общим выводом встречного включения тех термоэлектродов дополнительных термопар, полярность которых соответствует полярности включения на вход усилителя второго источника опорного напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя мощности в напряжение постоянного тока.

Он содержит дифференциальный термокомпаратор 1, состоящий из четырех 1О нагревателей 2- 5, чувствительного элемента — дифференциального полупроводникового термоэлемента 6 и дополнительных термопар 7 и 8, источник 9 опорного напряжения постоянно- 1Я го тока, сумматоры 10 и 11, блоки вычитания 12 и 13, активный интегратор 14, масштабный преобразователь 15, дифференциальный операционный усилитель 16 с инвертирующим 26

16-1 и неинвертирующим 16-2 входами, а также источник 17 опорного напряжения постОянногО тОка.

Преобразователь мощности в напряжение постоянного тока работает следУющим образом.

В исходном состоянии(1з„,д= О, так как на вход интегратора 14 сигнал не поступает, поскольку U y, = 0 и x = 0 (т ° е ° ходовые сигна 1ы Отсут- ЗО ствуют); В этот момент напряжение от источника 17 поступает на усилитель

16, в результате чего по термопарам

7 и 8 протекает постоянный ток, полярность которого соответствует полярности включения HB BHKQgT, усилителя 16 термопар 7 и 8. Протекание постоянного тока по дополнительным термопарам 7 и 8 в направлении от пОлОжительнОгО термоэлектрОда к Отрицательному вызывает выделение оди- 40 накового количества тепла Г@ль ье в их рабочих спаях„ что приводит к выводу термокомпаратора 1 на рабочую точКУ, где крутизна вольт-амперных характеристик преобразования имеет номинальное (заданное) значение.

Входное напряжение Uy и входной ток «, мощность которых необходимо измерить„ с входов 18 и 19 соответ.ственно поступают на соответствующие входы сумматора 10 и блока вычитания 12; Выходные сигналы сумматора 10 и блока вычитания 12, пропорциональные значению суммы и разности входных сигналов(0 q i„) H(U „ -j„,, поступают на первые из двух пар нагре вателей 2 и 5 соответственно термо™ компаратора 1. Опорное напряжение Ее источника 9 поступает на первые входы блока вычитания 13 и сумматора 11, На вторые входы которых подается вы- Щ ходное постоянное напряжение Рзь,хпреобразователя. Выходные сигналы блока вычитания 13 и сумматора 11, пропорциональные соответственно Е0-. 0 з„,1 и Е0+ 0 e,ых подаются на вторые нагреватели 3 и 4 каждой из двух пар термокомпаратора 1, поддерживая постоянными обе результирующие темпера- туры торцов термоэлемента б термокомпаратора, что вызывает появление на выходе термоэлемента б разностной термо-ЭДС h,Е, которая усиливается интегратором до значения О ы„, пропорционального измеряемой мощности

Р . Часть выходного напряжения через масштабный преобразователь 15 поступает на инрертирующий вход 16-1 усилителя 16, что приводит к уменьшению его выходного тока и к уменьшению выделения тепла Пельтье в термопарах 7 и 8 до тех пор, пока результирующая температура торцов термоэлемента 6 не станет первоначальной, т.е. заданной напряжением источника

17. Так как А E пропорциональна разности результирующих температур торцов термоэлемента 6, то где k 1, К вЂ” коэффициенты преобразования термокомпаратора 1 по нагревателям 2,3,4 и

5 соответственно.

В связи с тем, что0з1„„= КьЕ, где коэффициент передачи активного интегратора 14, при условии К 4 после несложных преобразований из выражения (1) получают

1 цццц g "к" к ор о

1 где Кр — коэффициент пропорциоНаЛЬНОСТИ.

Таким образом, выходное напряжение появляющееся на выходе 20 преобразователя, пропорционально измеряемой мощности. При росте t)„ и < „, когда сигналы, например, достигают номинальных значений токов нагревателей

2 и 5, напряжение на выходе масштабного преобразователя 15 становится равным напряжению источника 17 и в этот момент выходной ток усилителя

16 становится равным нулю..В случае дальнейшего увеличения Ц» и (< выходное напряжение масштабного преоб раэователя превышает опорное напряжение источника 17 и на выходе усилителя 16 напряжение. меняет полярность, что приводит к протеканию тока через термопары 7 и 8 в обратном направлении, вызывая тем самым поглОщение тепла Пельтье в их спаях, уменьшающее результирующую температуру торцов термоэлемента б до исходной (заданной). Таким образом осуществляется увеличение чувствитель-. ности, динамического диапазона и надежности преобразователя, исключается одновременно и автоматически

771559

Формула изобретения

Заказ б687/56 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ

Филиал ППП Патент . r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

\ воэможность перегрузки входных цепей термокомпаратора 1.

Таким образом, описанный преобразователь обладает повышенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками по сравнению с устройством по авт.св. Р 539280.

Преобразователь мощности в напряжение постоянного тока по авт.ев.

Р 539280, отличающийся тем, что, с целью увеличения его чувствительности, динамического диапазона и надежности, в него введены второй источник опорного постоянного напряжения, масштабный преобразователь, дифференциальный операционный усилитель и две дополнительные термопары, каждая из которых имеет тепловой контакт с одним противоположным торцом дифференциального полупроводникового термоэлемента, при этом выход активного интегратора соединен через масштабный преобразователь с инвертирующим вхбдом дифференциального усилителя, к его неинвертирующему входу подключен выход второго источника опорного постоянного напряжения, полярность которого соответствует полярности выходного напряжения активного интегратора, а выход дифференциального усилителя соединен с общим выводом встречного включения тех термоэлектродов дополнительных термопар, полярность которых соответствует полярности включения на вход усилителя второго источника опорного напряжения.

Источники информации, .. ринятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

26 - 539280, кл. G 01 R 21/00, 17.02.75.