Преобразователь энергии постоянного токав частоту следования импульсов

Патент 711996

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ЛУ о и и с ф.:Фе

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Реслублмн (ii) 711996

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное w авт. свид-ву (22) Заявлено 21.03.75 (2! )2 115318/18-21 (53)N. Кл. и 03 К 13/20 с присоединением заявки М

1Ъаударственньй квинтет (i 01 К 19/25 (23) Приоритет пв делам изобретений к вткрыткй

Опубликовано 07 08-81 Бюллетень М 29 5З) УД1 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 10.08.81 (72) Авторы изобретения

Ю. И. Белов и В. С. Каретников (7() Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измеритвтьной и вычислительной технике и может использоваться при создании электронных счетчиков энергии постоянного тока с высокими помехоустойчивостью и метрологическими характеристиками. Оно может также найти применение при построении частотно-цифровых, измерительно-цифровых, измерительно-вычислительных приборов и устройств предварительной. обработки дан1Î ных для ввода в цифровые вычислительные машины.

Известен преобразователь энергии постоянного тока в количестве импульсов, содержащий интеграторы с конденсаторами

15 в цепях обратной связи, выполненный с разомкнутой структурой с изменением нап, равления интегрирования (1).

Недостатком его является сравнительно низкая точность преобразования.

Известен р энергии постоянного тока в количество импульсов, основанный на принципе регулируемой импульсной обратной связи, содержащий два

2 интегратора, выполненные, например, на операционных усилителях (2).

Недостатками его являются низкая термостабильность и помехоустойчивость.

Цель изобретения вЂ” повышение термостабильности и помехоустойчивости.

Это достигается тем, что в преобразователь энергии постоянного тока в частогу следования импульсов, содержащий два интегратора, выполненных на операционных усилителях с конденсаторами в цепях обратных связей, выход первого из которых соединен со входом нуль-органа, введены реверсивные переключатели, включенные междувыходами источников преобразуемых напряжений и входами интеграторов, дифференциатор, выполненный на операционном усилителе и включенный между выходом второго интегратора и входом первого интегратора, и двуханодные стабилитроны, включенные параллельно интегрирующему конденсатору второго интегратора и резистору дифференциатора, а выход нуль-органа соединен с управляю т (фиг. 2). Напряжение Qg ня инвертируюшем выходе усилителя начиняет. возрастать (фиг. 2), а на неинвертируюшел1 выходе уменьшаться. Через конденсатор

3 g начиняет протекать положительный ток и петля ООС усилителя 3 замыкается через стябилитрон 3 (сопротивление резистора 34 достаточно велико), Через резистор 3 р начиняет протекать ток 1 отрицательного напряжения, причем для обеспечения работоспособности устройства ток

1 т по модулю должен быть больше максил .aëünoãî тока 1 . Суммарный входной ток

1 х + 1 g усилителя 1 имеет отрицатель1 ное направление, поэтому напряжение От начинает возрастать (фиг. 2), я напряже ние g по-прежнему остается отрипательным. ф

Когда напряжение на конденсаторе 2 уменьшается до напряжения Е,(пробоя стабилитрона 2 > петля OOC усилителя 2 1

Эт замыкается через стабилитрон 2, выходные напряжения усилителя 2 прекращают изменяться, ток через конденсатор 3 становится равным нулю, на выходе усилител 3 g напряжение () также становится нулевым, что обеспечивается резистором 3, ток 1< прекращает протекать (момент Q ).

Начиная с момента „тна вход интегратора 1 воздействует только ток 1 10, поэтому напряжение 0 начинает уменьшаться, Когда в момент $ напряжение стстановится отрицагечьным, íа выходе усилителя 4 напряжение 04 изменяет полярЪ ность на положительную, токи 1у и становятся бтрицагельными. Напряжение

О< на инвертирующем выходе усилителя

2 т начинает уменьшаться (фиг. 2), а на неинвергируюшем вЂ” возрастать. Сгабилитрон 2 закрывается. Через конден« сатор 3 2 йачинает протекать отрицательный ток, и петля ООС усилителя 3 замыкается через стабилитрон Q, через резистор 3 начинает протекать ток Ig положительного направления, больший по

% модулю максимального тока )т . Суммарный

Ъ входной ток 1 g + 1 g имеет положигель» ное направление, поэтому напряжение Ug продолжает уменьшаться, а напряжение

04 будет иметь положительную полярность (фиг. 2) °

Когда напряжение на конденсаторе 3 увеличиваетс я до напряжения +Е q .про боя стабилитрона 2 петля ООС усилитеI ля 2А замыкается через стабилитрон 2 выходные напряжения усилителя 21 прекращают изменяться, ток через конденса71 1, 9!

С шими входами реверсивных переключателей.

На фиг. 1 изображена .структурная схема преобразовЬтеля; на фиг..2 вЂ” временные диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемый преобразователь содержит интеграторы 1 и 2, . выполя . нные. на операционных усилителях 1 и 2 с конденсаторами 1g и 2, вклкненными в цепи отрицательной обратной связи (OOC).

В цепь ООС интегратора 2 включен двуханодный стабилитрон 2: (.параллельно .конденсатору 2 ),. Дифференциатор. 3. выполнен на операционном .усилителе 3 : со

1. входным конденсатором З, стабилитроном ю 1

3 и резистором ООС 34 .. Инвертирунжий

3 выход интегратора 2 соединен с входом

Пифференциатора 3, выход которого через, (I резистор 3 соединен с входом интегра5 гора 1.

Инвертируюший вход операционного усилителя 4, выполняющего функцию нуль-ор"ана;соединен с выходом интегратора 1, а выход вЂ” с управляющими входами реверсив-" ных переключателей 5 и 6 преобразуемых напряжений, выполненных по одинаковым схемам. Выходы 7 переключателей 5 и 6 соединены соответственно с входами интегтп рагоров 1 и 2,а к входам коммутаторов подключены соответственно преобразуемые напряжения Х и У, пропорциональные току наГрузки и напряжению сети.

Переключатели 5 и 6 преобразуемого напряжения Х могут быгь выполнены, например, на инвертируюшем детекторе 8, „

Работа реверсивных переключателей 5 и 6 соответствует уравнениям

Ч т

1 = 1 = вЂ” Ър.иО (O, х Г Г Р вЂ” вЂ” К и О )o, «Х . У У где R вЂ” резистор 8Z;

Р,у - соответствующий резистору 8т резистор в переключателе 6.

Предположим, что при включении устройства все три конденсатора lg, 1 g, З.т были разряжены, а напряжениями на инвертирующем выходе усилителя 2 и

Uq на выходе усилителя lj равнялись нулю (фиг. 1 и 2, момент г. o ).

В силу большого коэффициента усиле-. ния усилителя 4 и возможных флуктуаций напряжения ц» ía его входе выходное напряж"-ние U4 отлично от нуля, например от)рицательно (фиг. 2). При этом токи 1у, и

1 имеют положительное направление

5 7119 тор 31 становится равным нулю, напряжение (J и ток 1 оказываются также равными нулю (момент 6 ) °

Начиная с момента 1 на вход интегратора 1 воздействует только ток 1 (О х т 5 поэтому напряжение () начинает увеличиваться.

Когда в момент 14 напряжение становится положительным, на выходе усилителя 4. напряжение 04 изменяет полярность на отрицательную токи и 1

Э становятся положительными. Or момента до момента в устройстве протекают те же процессы, что и от момента с О до 4 g, за исключением того, что конденсатор 2 g. изменяет напряжение or

+Eq до -Е. .

Если напряжение +E и -E пробоя а. стабилитрона 3 одинаковые, то положительная и отрицательная амплитуды тока

1g также одинаковые,и диаграммы напряжений и токов в промежутках f. вЂ” т, И 4 6 оказываются симметричными относительно осей абсцисс (фиг. 2), поэтому в установившемся режиме приобретает вид для частоты их повторения F р

Х .У 2.

4Е„Е у х

Повьппеййе термостабильности достига-30 ется за счет того, что температурный дрейф напряжения смешения усилителей

1(и 2, в одном полупериоде складывает96 ся с напряжением Х и У, а в другомвЂ” вычитается.

Формула изобретения

Преобразователь энергии постоянного тока в частоту следования импульсов, содержащий два интегратора, выполненных на операционных усилителях с конденсаторами. в цепях обратных связей, выход первого из которых соединен с входом нупьоргана, о r л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения термостабильности и ,помехоустойчивости, в него введены реверсивные переключатели, включенные между выходами источников преобразуемых напряжений и входами интеграторов, дифференциатор, выполненный на операционном усилителе и включенный между выходом второго интегратора и входом первого интегратора и двуханодные стабилитроны, включенные параллельно интегрирующему конденсатору второго интегратора и резистору дифференциатора, а выход нульоргана соединен с управляющими входами реверсивных переключателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

M 166178, кл. 601 .R 19/26, 14.08.65.

2. Авторское свидетельство СССР

M 235847, кл. 601 R 19/26, 13.12,67 (прототип).

714996

totl tZ

Составитель Д. Голубович

Редактор Горячева Техред Н.Ковалева, Корректор Г. Решетйик

Заказ 5892/48 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4