Существующие измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное имеют такие недостатки, как ограниченный диапазон измеряемой величины, узкий диапазон рабочих частот, низкое быстродействие, невысокая точность и отсутствие возможности регулирования и изменения полярности выходного напряжения. В работе поставлена задача разработки и исследования измерительного преобразователя переменного напряжения в постоянное, свободного от недостатков существующих преобразователей. Предложен новый принцип преобразования синусоидального напряжения в постоянное, основанный на применении в устройстве фазовращателя входного сигнала в пределах 360°, который управляется переменным пилообразным напряжением неизменной амплитуды. Представлены результаты разработки измерительного преобразователя переменного напряжения в постоянное, работающего на основе предложенного принципа и имеющего более высокие показатели, чем распространенные. Приведена структурная схема разработанного преобразователя. Показано, что предлагаемый измерительный преобразователь имеет высокое быстродействие, достаточную точность и широкий диапазон рабочих частот. Составлена имитационная модель разработанного преобразователя в среде динамического моделирования Simulink пакета прикладных программ Matlab и получены осциллограммы его работы, подтверждающие работоспособность преобразователя и правильность выбора технических решений. Созданный измерительный преобразователь позволяет регулировать выходное напряжение и изменять его полярность под действием внешнего сигнала управления постоянного тока.
Колесников Евгений Борисович
Новомосковский институт (филиал) Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева, 301665, г. Новомосковск, ул. Дружбы, 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.).