Преобразователь постоянного тока в частоту импульсов

Преобразователь постоянного тока в частоту импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ЗО469 2

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бо1оз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 19.Х1!.1969 (¹ 1386831/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 25.V.1971. Бюллетень № 17

Дата опубликования описаllèÿ 8Х11.1971

МПК Н 03k 13/20

G 01r 19/26

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) Q(.Q wI! о

Автор изобретения

Н. Г. Семенко

Свердловский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. М, Менделеева

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится K области измерительной и вычислительной техники.

Известно устройство для преобразования величины постоянного тока в частоту перемен ного тока с использованием магнитных элементов и транзисторов. Работа пх основана на перемагничиван1ш сердечников трансформаторов по частным гистерезисным циклам, амплитуда которых определенным образом связана с величиной преобразуемого тока.

Недостатком этих преобразователей является то, что зависимость частоты автоколебаппй от величины управляющего тока является принципиально нелинейной и только за счсспециальн1.1х illop может 6bITb 011иблпжсн11 K линейной в определенном интервале зпачсппй преобразуемого тока. Однако при этом обеспечивается весьма невысокая точность преобразования и недостаточная стабильность характеристик преобразователя.

Целью изобретения является разработка преобразователя на транзисторах и магнпгных элементах, имеющего линейную зависимость между частотой автоколебаний и величиной преобразуемого тока, достаточно стабильную характеристику и небольшие погрешности преобразования.

Эта цель достигается за счет того, что на обоих сердечниках преобразователя размещев1о IIO одному демпферному каскаду, каждый з которы. содержит транзистор и две обмотки, охватывающие сердечник, — управляющую и дополнительную рабочу1о, одноименные выводы которы.; соединены вместе и подключены к эмпттсрным выводам транзисторов. Второй конец рабочей обмотки подключен через нагрузо шый резистор к коллекгору

spaIlaIIcropa, а второй вывод управляющей обмотки подключен через pc3IIcTopbl к Оазс транзистора, а также к базе составного транзистора, коллектор которого подключен к третьей обмотке, размещешюй на другом ссрдсч1шкс и е входящш1 в состав демпфсрного каскада.

15 На фпг. 1 показана принципиальная схема преобразователя; па фпг. 2 II фпг. 3 — гпстсрезпсные циклы, по которым перемапшчиваются сердечники.

Преобразователь содержит два пдснтичш1х

20 трансформатора па сердечниках 1 и 2 с обмотками .3 — 6 и 7 — 10, соответственно, резисторы 11 — 19, транзисторы 20 — 25 и кнопку 26 запуска. Питание преобразователя осуществляется от исто ишка постоянного напряже25 ш1я U.Обмотки ;3 и 10 являются управляющими обмотками, обмотки 5 и 9 — дополнительными рабо1имп, обмотки 6 и 7 — основными.

Схема преобразователя состоит из двух

30 идентичных частей, различающихся между

3 сОбОЙ тем, ITo В ОднОЙ из пих измепен2 полЯрпость Всех Обмоток па противопо 70?KII? Io.

Особеш1ость работы преобразователя состоит в том, что !!epeuavIIII«HBBHHB ка?кдого серде шика осуществляется по предельной петле гистсрезиса независимо от вели шны управляющего тока, причем весь цикл пере»агни швания состоит из двух этапов подготовительного и рабочего. На подготовительном этапе сердечник перемагничивается под действием напряжения U в состоя1ше, противопо-1Ожпое 1041», ко l орое СОздае1 С>1 уl1p 2B >I!0 щим токо». 1ля правильной работы преобразователя нсобходи.»о, чтобы напряженность поля в сердечника. „создаваемая управляющим током, в несколько раз превосходила коэрцитивну10 силу.

1-1а фиг. 2 и фиг. 3 условно показано точками т и v исходное магнитное состояние сердечников 1 и 2 IlpH протекании некоторого управляющего тока в обмотках 4 и 8. Сердечники 1 и 2 дол?кны быль изготовлены из качестьенного магнитного материала с петлей гистсрезиса, близкой к прямоугольной, Для запуска преобразователя необходимо на короткое время на?кать кнопку 2б. При замыкании контактов кнопки сердечник 1 перемагпит11тся под действием напряжения Ь до отрицательного насыщения, так что его состояние будет характеризоваться точкой и (см. фиг. 2). 11апряженность поля Н„определяется coilpolивлением резистора 15 и величиной напряжения Ь и должна так?ке в несколько раз превосходить коэрцитивную силу.

При размыкании контактов кнопки 2б в сердечнике 1 начнется рабочий этап перемагн11чивания под действием поля Н,„1> в свое перьоначальное состояние. При отсутствии нагруженных обмоток на этом сердечнике персмагничивание произошло бы очень быстро в режиме заданного поля.

Однако полярность э.д.с. Нпдуктируемых при этом в обмотках 8 и 5 такова, что дополнительный транзистор 20 открывается и переходит в ре?ким глубокого насы1цепия. Ьлагодаря этому обмотка 8 оказывается замкнутой па сопротивлении резистора ll, и сопротивление перехода база-эмиттср транзистора 20, 2 обмотка 5 — на сопротивление резистора 18 и переход коллектор-эмитгер насыщенного транзистора 20, сопротивление которого мало.

Тс» самым скорость псремагнпчпвания будет резко снижена, в чем и состоит II IBH2«c!1!lc демпферпого каскада.

Одновременно с этим э. д. с. обмотки 8 оказывается приложенной через резистор 12 к базе транзистора 28, благодаря чему открывается и переходит в режим насыщения транзистор -"4.

1-1апряжение источника гппания оказывается приложенным K обмотке 7 сердечника 2, и под его действием сердечник неремапшчи304692 вается в состояние, противоположное тому, которое создается подмагнпчпвающим током, т. е. в этом сердечнике будет протекать подготовительный этап перемагничивания.

Скорость перемагничиванпя сердечника 1 определяется Величи1юй напряжения, прило?ксп ого к обмотке 5, которое однозначно связано с величиной управляющего тока.

10 Можно показать, что зависимость напряжения, определяющего скорость перемагничивания на рабочем этапе, от величины управля10щего тока в общем виде Выражается формулой:

1 г„.- (,r,, l r n - ) L 5 — напря?кение, индуктируемое в обмотке 5, К,, Ai, i— число витков в обмотках 4 и 5, r,1 — сопротивление резистора 18, r — сопротивление резисторов 11 и

12, соединенных параллельно. где

И вЂ” отношение чисел витков, 5

С вЂ” некоторая постоянная величина, зависящая от материала сердечника и параметров cxcмы, 25

При определенном сочетании параметров С может быть равна нулю. Очевидно, что когда пндукция в сердечнике 1, увеличиваясь в процессе перемагничивания, достигает уровня по35 ложптельного насыщения, индуктируемыс э.д. с. во всех обмотках обратятся в нуль, и это приведет к закрыванию транзисторов 20 и 24.

К этому времени подготовительный этап г.

40 сердечнике 2 должен завершаться, и его магнитное состояние будет соответствовать положешио точки 1> на фиг. 3 (это условие легко мо?кет быть выполнено путем выбора достаточной величины напряжения питания).

При закрывании транзистора 24 сердечник

2 будет перемагпичиваться под действием поля, создаваемого управляющим током, совершенно аналогично тому, как это происходило

50 lip» псрсмагничиванип сердечника 1, т, е. Начнется рабочий этап. При этом откроются транзисторы 25 и 21. В первой «половине» схемы будет проходить подготовительный этап, в тсче1ше которого сердеч1шк 1 будет

55 1101?cмагничиваться I!op pQHcTBHcxI Н11пря?кеш1я источника питания, приложенного к оомотке б. По окончании подготовительного этапа, завершение которого произойдет раньше, чем закончится перемагничивание сердечника

60 2, сердечник 1 будет перемагпичен в состояние, характеризуемое точкой и на фиг. 2. Когда перемагничивание сердечника 2 закончится, повторится процесс перемагничивания сердечника l и т. п., т. е. установится автоколе65 о;псльньш ре?ким работы, 304692 с = — =- - dt s=

Т ы/, 2 u3-,) I y„ð + С, (2) /7/1

Период колебаний состоит из суммы длительностей двух рабочих этапов, которая учетом формулы (1) будет равна: где: тр — длительность рабочего этапа перемагничивания, Ф3 — поток насыщения сердечника.

Если учесть, что оба сердечника преобразователя идентичны, зависимость частоты колебаний от управляющего тока будет выражать ся формулой:

ГЗ/ 13

1упр t84 -- - С

1 (г3 + г13л ) (3) Т 4И63Ф

Экспериментальное определение характеристики опытного образца преобразователя позало, что зависимость частоты от управляющего тока прямо пропорциональна в диапазоне значений i,ð от 20% до 100% по отношеишо к номинальному с отклонением от линейного закона, ие превышающим +-0,2%.

Предмет изобретения

Преобразователь постоянного тока в частоту импульсов, содержащий два трансформатора с основной и управляющей обмотками и составные транзисторы, отлича/ощий ся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он содержит два дополнитеlbHhlx транзистора и дополнительную обмотку в каждом трансформаторе, причем одноименные выводы управляющей и дополнительной обмоток

15 подключены к эмиттерам дополнительных транзисторов, второй вывод дополнительной обмотки через нагрузочный резистор подключен к коллектору соответствующего дополнительного транзистора, второй вывод управля20 ющей обмотки через резистор подключен к базе соответствующего дополнительного транзистора и через другой резистор — к базе составного транзистора, коллектор которого соединен с основной оомоткой другого транс25 форматора.

304692

Фиг 3

Составитель Е. А, Семенова

Редактор Е. А. Семанова Техред Е. Борисова Корректор О. И. Волкова

Заказ 1789)13 Изд. № 748 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Ти погра фи я, п р. Са пуп о в а, 2