Преобразователь отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов

Преобразователь отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 11) 444322

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства 354563 (22) Заявлено 11.10.72 (21) 1836599/26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.09.74. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 03.10.75 (51) М. Кл. Н 03 13/20

Государственный комитет

Совета Мнннстрае СССР по делам изобретений и открыли (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. И. Олейник и Ю. В. Трудов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНО111ЕНИЯ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может найти применение в устройствах управления и регулирования мощных систем постоянного тока, а также при их сопряжении с вычислительными устройствами.

По основному авт. св. № 354563 известны преобразователи отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов, содержащие конденсатор, включенный в цепь одного из преобразуемых сигналов, и тиристор, который включен параллельно конденсатору через обмотку выходного трансформатора. Источник второго преобразуемого сигнала подключен к конденсатору через диод и управляющий переход тпристора.

Однако в известных устройствах конденсатор включен непосредственно в цепь одного из входных сигналов, что снижает надежность преобразователей и вызывает пульсации напряжения в цепи входного сигнала.

С целью повышения надежности и снижения пульсаций в цепи входного сигнала в предлагаемый преобразователь дополнительно введены трансформатор, два резистора, тиристор с диодами в цепи управляющего электрода, интегрирующий и коммутирующий конденсаторы и пусковая цепь; причем резисторы, коммутирующий конденсатор и тиристоры соединены по схеме триггера, подключенного к зажимам источника преобразуемого тока, интегрирующие конденсаторы включены в катодные цепи тиристоров и шунтированы вторичными обмотками трансформаторов, пер5 вичные обмотки которых соединены последовательно и включены в цепь входного сигнала, аноды диодов в цепях управляющих электродов тиристоров соединены с отрицательным зажимом источника другого сигнала, поло10 жительный зажим которого соединен с отрицательным зажимом источника входного сигнала, а управляющий электрод одного из тпрпсторов соединен с выходом пусковой цепи, подключенной к зажимам нагрузки.

l5 На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2— вариант схемы, прн котором вторым преобразуемым сигналом является напряжение питания нагрузки (нсточнпка преобразуемого

20 тока) .

Здесь источник преобразуемого тока (клеммы 1, 2) соединен через выключатель 3 с нагрузкой 4 через первичные обмотки 5 и 6 трансформаторов 7 и 8. Вторичные обмотки

25 9 и 10 этих трансформаторов соединены параллельно с интегрирующими конденсаторами 11 и 12 соответственно, которые включены в катодные цепи тпрпсторов 13 и 14. Тиристоры совместно с ограничительными резисторами

30 15 и 16, а также коммутирующим конденса

444322

3 тором 17 образуют триггер, подключенный по цепям питания к общему источнику (клеммы 1 и 2). Тиристор 13 по управляющему входу подключен к выходной обмотке 18 трансформатора 19 пусковой цепи через вентиль 20 и резистор 21. Первичная обмотка 22 трансформатора 19 через конденсатор 23 подключена к выходу параметрического стабилизатора 24 и 25.

Управляющие переходы тиристоров через диоды 26 и 27 соединены с отрицательным зажимом источника второго преобразуемого сигнала, положительный зажим которого соединен с отрицательным зажимом источника входного сигнала.

Выходной сигнал преобразователя снимается с обмотки 30 трансформатора 7.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда выключатель 3 разомкнут, сердечники трансформаторов 7 и 8 находятся в состоянии нулевого насыщения. При замыкании выключателя подается напряжение на первичную обмотку 22 пускового трансформатора 19, ток намагничивания которого протекает по цепи: клемма 1 — резистор 24 — обмотка 22 — конденсатор 23— обмотки 5 и 6 клемма 2. При перемагннчивании сердечника этого трансформатора на его выходной обмотке 18 возникает импульс, который включает тпристор 13. В дальнейшем, после заряда конденсатора 23, благодаря наличию параметрического стабилизатора 24, 25 пусковая цепь на работу преобразователя не оказывает влияния.

Включение тирпстора 13 приводит к тому, что сердечник трансформатора 5 за счет ампервитков обмотки 9 удерживается в состоянии нулевого насыщения (в соответствии с обозначением начала и конца обмоток трансформаторов), а конденсатор 11 — в разряженном состоянии за счет шунтирования этой обмоткой. В это время трансформатор 8 перемагничивается в состояние единичного насыщения током нагрузки. Благодаря выключенному состоянию тиристора 14 конденсатор 12 оказывается изолированным от цепей питания триггера и подключенным лишь к обмотке 10 трансформатора 8. Током вторичной обмотки 10 осуществляется заряд конденсатора, При малой коэрцитивной силе сердечника этого трансформатора напряжение на конденсаторе 12 изменяется практически по линейному закону

Uc — н

Св

Сн — емкость интегрирующего конденсатора 12;

Wi u Wq — количество витков обмоток 6 и 10 соответственно;

7н — преобразуемый ток;

t — время заряда.

:1

В момент достижения напряжением конденсатора 12 уровня входного сигнала U„, приложенного к клеммам 28 и 29, тиристор 14 срабатывает н заканчивается полупериод преобразования, который согласно выражению (1) удовлетворяет равенству т Сви,,юг

2 I„W, (2) (3) 45

1О

Включение тиристора 14 сопровождается выключением тиристора 13 за счет энергии коммутирующего конденсатора, при этом процессы включения и выключения тиристоров не отличаются от процессов в обычном тригrepе.

При выключении тиристора 13 начинается перемагничиваппе сердечника трансформатора 7 и заряд конденсатора 11 в течение второго полупериода. В это время сработавший тиристор 14 подключает обмотку 10 к источнику питания, поэтому сердечник трансформатора 8 перемагничивается в состояние нулевого насыщения и удерживается в этом состоянии до момента выключения тиристора 14. конденсатор 12 разряжается через обмотку 10 после перемагничпвания трансформ атор а 8.

По истечении второго полупериода конденсатор 11 зарядится до напряжения U,„òèðèстор 13 включается, тирпстор 14 выключается, сердечник трансформатора 7 устанавливается в нулевое состояние насьпцения, конденсатор 11 разряжается, а сердечник трансформатора 8 начинает перемагничиваться в состояние единичного насыщения током нагрузки.

В дальнейшем цикл работы преобразователя повторяется.

В симметричном преобразователе полупериоды равны. Как следует из выражения (2), частота колебаний

f =- — =2Ci 1 в Uâõ пропорциональна отношению преобразуемого тока к напряжению второго входного сигнала.

При размыкании выключателя 3 схема автоматически устанавливается в исходное состояние. В этот момент один из тиристоров обязательно открыт, а другой — закрыт, Напряжение на коммутирующем конденсаторе 17 (вне зависимости от его полярности) создает ток, протекающий по цепи: одна из обкладок этого конденсатора — открытый тиристор 14 или 13 — обмотка 9 или 10 — обмотки 6 и 5— заряженный конденсатор 23 — обмотка 22— резистор 24 — резистор 15 или 16 — вторая обкладка конденсатора 17. Благодаря тому, что ток разряда конденсаторов 17 и 23 втекает в концы обмоток 6, 5 и 22 сердечники всех трех трансформаторов (7, 8 и 19) устанавливаются в исходное нулевое состояние. Ток разряда конденсаторов может протекать также и через нагрузку, если это является возможным и допустимым, а также может обес444322 или

ЛУ= U,, 2 печиваться лишь конденсатором 23, если в момент выключения напряжение на конденсаторе 17 равно нулю.

Амплитуда пульсаций напряжения ЛУ на нагрузке определяется колебанием напряжения на обмотках 5 и 6 вх

1Р, W т. е. уменьшена в W!/Г раз, Токи, протекающие через интегрирующие конденсаторы и тиристоры, могут также отличаться в десятки и сотни раз по сравнению с током в цепи обмоток 5 и 6, так как ток во вторичной цепи трансформаторов 7 и 8 меньше первичного в такое же количество раз (W>/W!). Это позволяет использовать облегченные режимы тиристоров и конденсаторов и, следовательно, повысить на;e>!«ocr:, преобразователя.

На схеме, приведенной на фиг. 2, дополнительно использован делитель входного напряжения на резисторах 31 и 32. Падение напряжения на резисторе 31 является питающим для триггера, а напряжение не резисторе 32 использовано для сравнения с напряжением на конденсаторах 11 и 12.

Работоспособность преобразователей сохраняется до тех пор, пока полное время

25 зо перемагничивания сердечников трансформаторов 7 и 8 из нулевого в единичное состояние насыщения превышает время заряда конденсаторов 11 и 12 до напряжения U,, Предмет изобретения

Преобразователь отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов по авт. св. № 354563, отличающи йс я тем, что, с целью повышения надежности его работы и снижения пульсаций в цепи входного сигнала, в него дополнительно введены трансформатор, два резистора, тиристор с диодом в цепи управляющего электрода, интегрирующий и коммутирующий конденсаторы и пусковая цепь, причем резисторы, коммутирующий конденсатор и тиристоры соединены по схеме триггера, подключенного к зажнмам источника преобразуемого тока, интегрирующие конденсаторы включены в катодные цепи тпрпсторов и шунтпрованы вторичными обмотками трансформаторов, первичные обмотки KQTopbIx соединены последовательно и включены в цепь входного сигнала, аноды диодов в цепях управляющих электродов тир исторов соединены с отрицательным зажимом источника другого сигнала, положительный зажим которого соединен с отрицательным зажимом источника входI!010 спг t"„18, а управляющий электрод одного из тирпсторов соединен с выходом пусковой цепи, подключенной к зажимам нагрузки.

444322 иг 1

+ue

Составитель Н. Олейник

Техред T. Миронова

Корректор В. Брыксина

Редактор Е. Гончар

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1721/3 Изд. ¹ 568 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5