Преобразователи действующего значения

 

В последних разработках электронных вольтметров, измеряющих дейст­вующее значение переменного напряжения, используется преобразователь действующего значения ПДЗ на базе компараторной схемы с термоэлек­трическим преобразователями - рис. 8.9. Измеряемое напряжение U_вх че­рез усилитель У1. охваченный отрицательной обратной связью по току, подается на нагреватель термоэлектрического преобразователя ТП1. Термо ЭДС этого преобразователя пропорциональна подводимой к нагрева­телю мощности, а, следовательно, квадрату действующего значения вход­ного напряжения.

Е_ТП1 = К₁U_вх².

Термо ЭДС, развиваемая вторым термопреобразователем, включенным в выходную цепь второго усилителя У2, пропорциональна квадрату вы­ходного тока I_вых

Е_ТП2 = К₂U_вых2.

Параметры схемы выбирают таким образом, чтобы

К₁ U_вх
I_вых ═ ———— К₃ ————.

К₂ R_oc

Таким образом, постоянный ток I_вых, протекающий через рамку микро-амперметра, пропорционален действующему значению входного напря­жения.

ПДЗ работают в диапазоне частот от 20 Гц до 10 МГц. Частотные свойства преобразователя ограничиваются усилителем У1.

У1 У2

ТП1

Uвх Е_ТП1 Е_ТП2

 

ТП2 I_вых

R_ос

 

Рис. 8.9. Преобразователь действующего значения.

 

8.1.5. Вольтметры постоянного напряжения.

 

Вольтметр постоянного напряжения состоит из усилителя постоянного напряжения того или иного типа, магнитоэлектрического микроампер-метра и (при необходимости) делителей напряжения.

При использовании усилителей с непосредственной связью нижний предел измерения обычно составляет 100-300 мВ. На меньших пределах измеряемое напряжение становится сравнимым с дрейфом нуля усилителя. Для уменьшения дрейфа часто используют дифференциальный усилитель. С помощью делителя на входе вольтметра верхний предел измерения увеличивают до 500-1000 В. Приведенная погрешность таких вольтметров составляет 1,5 – 2,5 %.

На рис. 8.10. показана структурная схема вольтметра постоянного тока с использованием усилителя типа МДМ.

Ф М У ДМ Ф

U_вх

R_ос

 

Рис. 8.10. Вольтметр постоянного напряжения с усилителем типа МДМ.

Усилитель охвачен отрицательной обратной связью по току через показывающий микроамперметр и резистор R_ос. Изменяя величину резистора R_ос можно изменять предел измерения. Серийные вольтметры такого типа (В2-11, В2-15, В2-25) имеют нижний предел измерения 3 – 30 мкВ, а верхний – 1 В. Входное сопротивление вольтметра не менее 10⁶ Ом; приведенная погрешность 1 – 6%, дрейф нуля от 1 до 10 мкВ за 8 часов работы.

Промышленностью выпускается нановольтметр постоянного тока Р341 на базе фотогальванометрического усилителя. Структурная схема такого вольтметра приведена на рис. 8.11. Фотогальванометрический усилитель охвачен отрицательной обратной связью по току через магнитоэлектрический микроамперметр. Для увеличения чувствительности вольтметра в схему включен дополнительный усилитель У.

Нижний предел измерений такого нановольтметра составляет 500 нВ, входное сопротивление 1÷ 50 кОм, относительная ошибка измерения 2,5%.