Устройство для контроля частоты переменного тока

Устройство для контроля частоты переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1ц 522474 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 29.12.73 (21) 1985284/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.07.76 Бюллетень №27 (45) Дата опубликования описания 20,10,76 (51) М. Кл.е

G 01 К 23/06

Н 02 P 5/06

Гооударотвеииый комитет

Совета Мииистрав СССР ва делам изобретений и открытий (53) УДК621,316.72 (088.8) (72) Авторы изобретения

С, С. Степанов и С. Е, Гильдингерш (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ

П ЕР.ЕМ ЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике.

Известны устройства для контроля частоты перемешюго тока, содержащие формирователь входного сигнала, блок ди формирования эталонных импульсов с эталонной длительностью и выделения раз- 5 ности по длительности между измеряемым и эталонным импульсами, преобразователь этой разности импульсов в постоянное напряжение, а также пороговый и исполнительньй элементы.

Однако известные устройства имеют недостаточ- 10 ные точность и термостабильность, а также большие габариты и массу.

Целью изобретения является повышение точности в широком температурном диапазоне, упрощение устройства, уменьшение массы и габаритов. 15

Для этого блок для формирования импульсов с эталонной длительностью и выделения разности между эталонным и измеряемым импульсами выполнен в виде операционного усилителя с дифференциальным входом, один из входов которого соединен со средней ЗО точкой резистивного делителя, подключеннот о к источнику питания, а второй вход соединен с выходом пер, вой интегрирующей цепи, также подключенной к источнику постоянного напряжения, причем выход первой интегрирующей цепи через разделительный диод и 35 балластный резистор подключен к выходу формирователя входного сигнала, à выход операционного усилителя через диод соединен с выходом второй интегрирующей цени, подключенной к источнику напряжения.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений для случая, когда частота входного сигнала ниже частоты срабатывания устройства; на фиг. 3временные диаграммы напряжений для случая, когда частота входного сигнала выше частоты срабатывания устройства.

Устройство для контроля частоты переменного тока содержит формирователь входного сигнала 1, блок цля формирования импульсов с эталонной длительностью и выделения разности между измеряемым и эталонным импульсами, содержащий операционный усилитель 2 с дифференциальным входом, один иэ входов которого подключен к средней точке делителя напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов 3, 4 и подключенного к жточнику постоянного напряжения 5, и второй вход которого подключен к выходу первой йн522474

10 тегрирующей цепи, состоящей из последовательно соединенных резистора 6 и конденсатора 7 и также подключенной к источнику постоянного напряжения

5, преобразователь выделенной разности импульсов в постоянное напряжение, содержащий вторую интегрирующую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 8 и конденсатора 9 и подключенную также к источнику постоянного напряжения 5, пороговый элемент 10, исполнительный элемент 11.

Выход формирователя 1 подключен через резистор 12 и диод 13 к выходу первой интегрирующей це пи. Выход операционного усилителя 2 подключен через диод 14 к выходу второй интегрирующей цепи. Вход порогового элемента 10 подключен также к выходу 15 второй интегрирующей цепи, а выход его подключен к входу исполнительного элемента 11. Источник переменного тока контролируемой частоты 15 подключен к входу формирователя 1.

Н» фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения.

Q. — напряжение на выходе формирователя 1, b — напряжение на конденсаторе 7, 5 — напряжение на конденсаторе 9, Z — напряжение на выходе порогового элемента 10, Vg — напряжение на резисторе 4. 25

Ц» — напряжение срабатывания порогового элемента IO.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 формирует из сигнала переменно- » го тока последовательность положительных импульсов, длительность которых однозначно связана с пери. одом колебаний контролируемой частоты. При отсутствии входного сигнала на выходе формирователя

1 имеется постоянный положительный выходной сигнал. При этом диод 13 закрыт, а конденсатор 7 заряжен до напряжения, большего, чем на нижнем плече делителя, состоящего иэ резисторов 3 и 4. При этом операционный усилитель 2 находится в таком состоянии, что íà его выходе имеется постоянный отрицательный сигнал, а диод 14 открыт и напряжение на конденсаторе 9 ниже, чем напряжение срабатывания

Э порогового элемента 10.

При появлении входного сигнала переменного то- 45 ка на выходе формирователя 1 поавляется последовательность положительных импульсов. В промежутке между двумя положительными импульсами, когда сигнал иа выходе формирователя 1 равен нулю, диод 13 открывается и конденсатор 7 разряжается 50 практически до напряжения, близкого к нулю, поскольку сопротивление резистора 12 выбирается намного меньше, чем сопротивление резистора 6. При этом напряжение на конденсаторе 7 становится ниже, чем на нижнем плече делителя напряжения — резне- 55 торе 4, и операционный усилитель 2 переключается в состояние, при котором на его выходе появляется положительный сигнал. Диод 14 закрывается и конденсатор 9 начинает заряжаться через резистор 8 от источника 5. 60

При появлении на выходе формирователя 1 следующего положительного импульса закрывается диод 13 и конденсатор 7 начинает заряжаться от источника напряжения 5 через резистор 6, Когда напряжение на конденсаторе 7 достигает величины, равной напряжению на нижнем плече делителя напряжения, т е. на резисторе 4, операционный усилитель 2 переходит в состояние, при котором на его выходе появляется отрицательный сигнал, диод 14 открывается, и конденсатор 9 начинает разряжаться.

После окончания положительного импульса на выходе формирователя 1 конденсатор 7 снова разряжается и операционный усилитель 2 переходит в состояние, при котором на его выходе появляется положительный сигнал. При этом диод 14 закрывается и конденсатор 9 снова начинает заряжаться.

Таким образом, отрицательный сигнал на выходе операционного усилителя 2 присутствует в течение промежутка времени, длительность которого равна разности между длительностью измеряемого импульса, т.е. положительного импульса на выходе формирователя 1 и эталонным временем, равным времени заряда конденсатора 7 до уровня напряжения, равного напряжению на нижнем плече делителя, состоящего из резисторов 3 и 4, т.е. на резисторе 4.

В течение времени, когда на выходе операционного усилителя 2 присутствует отрицательный сигнал, происходит разряд конденсатора 9, а в течение всего остального времени происходит заряд конденсатора 9. Таким образом, среднее значение напря жения на конденсаторе 9 определяется длительностью отрезка времени, в течение которого на выходе операционного усилителя 2 присутствует отрицательный сигнал, а укаэанная длительность, в свою очередь, определяется длительностью измеряемого импульса, т.е. частотой переменного тока, При определенном значении контролируемой частоты переменного тока напряжение на конденсаторе

9 становится достаточным для срабатывания порогового элемента 10, который выдает сигнал иа исполнительный элемент 11, осуществляющий необходимые операции по сигнализации и защите.

Формула изобретения

Устройство для контроля частоты переменного тока, содержащее формирователь входного сигнала, блок для формирования импульсов с эталонной длительностью и выделения разности по длительности между измеряемым и эталонным импульсами, преобразователь этой разности импульсов в постоянное напряжение, пороговый и исполнительный зпементы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в широком температурном диапазоне, упрощения устройства, уменьшения массы и габаритов, блок для формирования имчульсов с эталонной длительностью и вьщеления разности между эталонным и измеряемым импульсами выполнен в виде опера522474

5 ционного усилителя с дифференциальным входом, один из входов которого соединен со средней точкой резистивного делителя, подключенного к источнику постоянного напряжения, а второй вход соединен с выходом первой интегрирующей цепи, также под ключенной к источнику постоянного напряжения, 6 причем выход первой интегрирующей цепи через ра делителъный диод и балластный резистор подключен к выходу формирователя входного сигнала, а выход операционного усилителя через диод ооедине с выходом второй интегрирующей цепи, подключен ной к источнику постоянного напряжения.