The existing AC-DC transducers have several disadvantages: limited range of the measured value, narrow range of operating frequencies, low response speed, low accuracy and the inability to regulate and change the polarity of the output voltage. In this work, the task of developing and researching a measuring AC-DC transducer free from the disadvantages of existing converters is set. A new principle of conversion of sinusoidal voltage to DC is proposed, based on the use of a controlled phase shifter of the input signal within 360° in the device, which is controlled by an alternating voltage of a sawtooth shape with constant amplitude. The results of the development of a measuring AC-DC transducer operating on the basis of the proposed principle and having stronger performance than the known ones are presented. The structural diagram of developed transducer is given. It has been demonstrated that the developed measuring transducer has high response speed, sufficient accuracy and a wide range of operating frequencies. A simulation model of the developed transducer was compiled in the Matlab & Simulink environment and oscillograms of its operation were obtained, confirming its operability and the correctness of the choice of technical solutions. The developed adjustable measuring transducer allows regulating the output voltage and changing its polarity under the action of an external DC control signal.
Evgeny B. Kolesnikov
Novomoskovsk Institute (branch) of the Dmitry Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Russia, 301650, Novomoskovsk, Druzhby st., 8
1. Волгин Л. И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: Сов. радио; 1977. 240 с.
Volgin L. I. Measuring AC to DC converters. Moscow: Sov. radio Publ.; 1977. 240 p. (In Russ.).
2. Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника. М.: Энергоатомиздат; 1988. 319 с.
Gorbachev G. N., Chaplygin E. E. Industrial electronics. Moscow: Energoatomizdat Publ.; 1988. 319 p. (In Russ.).
3. Марченко А. Л. Основы электроники: учеб. пособие для вузов. М.: ДМК Пресс; 2009. 294 с.
EDN: SUPLAF.
Marchenko A. L. Fundamentals of electronics: study guide for universities. Moscow: DMK Press; 2009. 294 p. (In Russ.).
4. Bell J. A. Modern diesel technology: Electricity and electronics. 2nd ed. New York: DELMAR Cengage Learning; 2013. 544 p.
5. Коломбет Е. А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь; 1991. 376 с.
Kolombet E. A. Microelectronic means of analog signal processing. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1991. 376 p. (In Russ.).
6. Горошков Б. И. Радиоэлектронные устройства: справочник. М.: Радио и связь; 1984. 400 с.
Goroshkov B. I. Radio electronic devices: reference book. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1984. 400 p. (In Russ.).
7. Тимонтеев В. Н., Величко Л. М., Ткаченко В. А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Радио и связь; 1982. 113 с.
Timonteev V. N., Velichko L. M., Tkachenko V. A. Analog signal multipliers in radio electronic equipment. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1982. 113 p. (In Russ.).
8. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ; 1994. 352 с.
Peyton A. J., Walsh V. Analog electronics with op amps: A source book of practical circuits. Cambridge: Cambridge Univ. Press; 1993. xii, 281 p.
9. Колесников Е. Б. Быстродействующий датчик действующего значения переменного тока силовых преобразователей. Современная электроника. 2012;(1):40–41.
Kolesnikov E. B. High-speed sensor of effective value of alternating current of power converters. Sovremennaya elektronika. 2012;(1):40–41. (In Russ.).
10. Колесников Е. Б. Измерительный преобразователь переменного тока в постоянный. Пат. РФ, 162314, 10.06.2016, Бюл. № 16. 7 с. EDN: HKWQAS.
Kolesnikov E. B. Measuring converter of alternating current to direct current. Patent RF, 162314, 10.06.2016, Bul. no. 16. 7 p. (In Russ.).
11. Галкин Я. Д., Дворников О. В., Чеховский В. А. Прецизионный преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения. Доклады БГУИР. 2024;22(1):30–38. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2024-22-1-30-38. EDN: YRVLZT.
Galkin Y. D., Dvornikov O. V., Tchekhovski V. A. Precision RMS-to-DC converter. Doklady BGUIR. 2024;22(1):30–38. (In Russ.). https://doi.org/10.35596/1729-7648-2024-22-1-30-38
12. Дворников О. В., Бахур В. Н., Бахир А. Г., Лозовский В. М., Чеховский В. А. Измерительный преобразователь напряжения произвольной формы для широкополосного вольтметра переменного тока. Приборы и методы измерений. 2024;15(3):174–185. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-3-174-185. EDN: MFRYCG.
Dvornikov O. V., Bakhur U. N., Bakhir A. G., Lazouski U. M., Tchekhovski V. A. Arbitrary waveform voltage measuring converter for wideband AC voltmeter. Pribory i metody izmereniy = Devices and Methods of Measurements. 2024;15(3):174–185. (In Russ.). https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-3-174-185
13. Колесников Е. Б. Преобразователь переменного напряжения в постоянное. Пат. РФ, 163231, 10.07.2016, Бюл. № 19. 2 с.
Kolesnikov E. B. AC to DC voltage converter. Patent RF, 163231, 10.07.2016, Bul. no. 19. 2 p. (In Russ.).
14. Колесников Е. Б. Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное. Пат. РФ, 10.07.2016, Бюл. № 19. 6 с. EDN: QONJCP.
Kolesnikov E. B. Measuring AC to DC voltage converter. Patent RF, 163230, 10.07.2016, Bul. no. 19. 6 p. (In Russ.).
15. Колесников Е. Б. Применение квадраторов в измерительных преобразователях переменного напряжения. Известия ТулГУ. Технические науки. 2017;(12-1):179–183. EDN: ZXGZOV.
Kolesnikov E. B. Application of squarers in measuring AC voltage transducer. Izvestiya TulGU. Tekhnicheskie nauki = Proceedings of the TSU. Technical Sciences. 2017;(12-1):179–183. (In Russ.).
16. Колесников Е. Б. Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное. Пат. РФ, 166785, 10.12.2016, Бюл. № 34. 7 с. EDN: YBMITJ.
Kolesnikov E. B. Measuring converter of alternating voltage to direct voltage. Patent RF, 166785, 10.12.2016, Bul. no. 34. 7 p. (In Russ.).
17. Колесников Е. Б. Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное. Пат. РФ, 2644612, 13.02.2018, Бюл. № 5. 9 с. EDN: MBWOAS.
Kolesnikov E. B. Measuring transducer of variable voltage into constant one. Patent RF, 2644612, 13.02.2018, Bul. no. 5. 9 p. (In Russ.).
18. Колесников Е. Б. Управляемый фазовращатель гармонического сигнала. Изв. вузов. Электроника. 2023;28(4):509–517. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2023-28-4-509-517. EDN: BLIURN.
Kolesnikov E. B. Controlled harmonic signal phase shifter. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics. 2023;28(4):509–517. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2023-28-4-509-517
19. Колесников Е. Б. Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное. Пат. РФ, 211821, 23.06.2022, Бюл. № 18. 8 с. EDN: UKSBUM.
Kolesnikov E. B. Measuring converter of alternating voltage to direct voltage. Patent RF, 211821, 23.06.2022, Bul. no. 18. 8 p. (In Russ.).
20. Якубовский С. В. (авт., ред.), Ниссельсон Л. И., Кулешова В. И. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник. М.: Радио и связь; 1990. 496 с.
Yakubovskiy S. V. (auth., ed.), Nissel’son L. I., Kuleshova V. I. et al. Digital and analog integral microcircuits: reference book. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1990. 496 p. (In Russ.).
21. Турута Е. Ф. Операционные усилители: справочник. М.: Патриот; 1996. 192 с.
Turuta E. F. Operational amplifiers: reference book. Moscow: Patriot Publ.; 1996. 192 p. (In Russ.).
22. Бондарь В. А. Генераторы линейно изменяющегося напряжения. М.: Энергоатомиздат; 1988. 160 с.
Bondar’ V. A. Sawtooth generators. Moscow: Energoatomizdat Publ.; 1988. 160 p. (In Russ.).
23. Шустов М. Широкодиапазонные генераторы линейно изменяющегося напряжения. РадиоЛоцман. 2022;(1,2):69–71.
Shustov M. Wide-range sawtooth generators. RadioLotsman. 2022;(1,2):69–71. (In Russ.).
24. Johnson N. Ramp generator. Pt. 1. Everyday Practical Electronics. 1995;(July):546–550.
25. Пушкарев М. Интегральные источники опорного напряжения. Компоненты и технологии. 2007;(6):71–76. EDN: MTFRBF.
Pushkarev M. Integrated-circuit voltage references. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies. 2007;(6):71–76. (In Russ.).
26. Колесников Е. Б. Регулируемый измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное. Пат. РФ, 222351, 21.12.2023, Бюл. № 36. 9 с. EDN: DHRIQC.
Kolesnikov E. B. Adjustable measuring converter of alternating voltage to direct voltage. Patent RF, 222351, 21.12.2023, Bul. no. 36. 9 p. (In Russ.).