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 Uвх 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.

ЕТП1 = К1Uвх2.

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

ЕТП2 = К2Uвых2.

Параметры схемы выбирают таким образом, чтобы

К1 Uвх
Iвых ═ ———— К3 ———— .

К2 Roc

Таким образом, постоянный ток Iвых, 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 ЕТП1 ЕТП2

 

ТП2 Iвых

Rос

 

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

Uвх

Rос

 

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

Усилитель охвачен отрицательной обратной связью по току через показывающий микроамперметр и резистор Rос. Изменяя величину резистора Rос 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%.