Генератор инфранизкочастотных импульсов

Генератор инфранизкочастотных импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскнн

Социалист нчвскнн

Рвспублнк

Н 03 К 3/00

9вуднрстненный квинтет

СССР, нв данаи нзейретеннй н открытий (23)ПриоритетОпубликовано 23. 09. 82. бюллетень М 35

Дата опубликования описания 25.09.82 (53) УДК621.374 (oSS.8) «" Г В,, А.М. Курицкий, А.А. Поляков и Е.Н. Марьвсин-;;,.„

Ф

1 (72) Авторы изобретения ф, ;:Ф < 1

Всесоюзный заочный машиностроительный и титру, г (7I ) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ИНфРАНИЗК04АСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в приборах времени, а также в автоматических устройствах в качестве датчиков унитарного кода времени или такто- вых сигналов.

Известны генераторы инфранизкочастотных импульсов, используемые в электромеханических приборах времени, которые содержат импульсный инфранизкоio частотный генератор, выполненный в виде вращаемого импульсного колеса с множеством поочередно расположенных на, нем изолируюцих и контактных площадок, а такие с зондирующим элементом для генерирования импульсов. Последний представляет собой контактную пру-. жину, прилегающую к наружной поверхности импульсного колеса. В соединенный с импульсным колесом стопорный зубчатый венец так входит .в зацепление стопорная пружина, что при застопоренном импульсном колесе контактная пру-, жина прилегает к изолированной части

2 наружной" поверхности колеса между двумя соседними контактными площадками, причем в цепи силового привода импульсного колеса расположен переключающий элемент (1".. Недостатком такого генератора являются его сложность и недостаточная надежность, что обусловлено применением устройства с системой замыв кающихся и размыкающихся контактов. . Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор инфранизкочастотных импульсов, содержащий маломощный приводной механизм, например часовой механизм с механическим редуктором, на выходной оси которого установлен кулачок, механически связанный с подвижной пластиной конденсаторного датчика, которая соединена с .выходом источника напряжения высокой частоты, а неподвижная пластина конденсаторного датчика соединена через последовательно включенные детектор, фильтр высоко961104

3 частотных составляющих и дифференци. ,,рующую цепь с входом Формирователя длительности импульсов, и выпрямительный питающий блок, включающий выпрямительный диодный мост, одна диагональ которого через гасящий конденсатор и помехозащитный фильтр подключена к выходам источника переменного напряжения, а другая диагональ диодного выпрямительного моста через 10 сглаживающий фильтр и параллельно включенный стабилитрон соединена с питающими входами источника напряжения высокой частоты и питающими входами формирователя длительности импульсов, 1$ выход которого является выходом генератора 323., Недостатком известного генератора является большая потребляемая мощность, 20

Целью изобретения является уменьшение мощности, потребляемой генератором.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор инфранизкочастотных импульсов для программных. реле времени, содержащий маломощный привод, например электрочасовой механизм с редуктором, на выходной оси которого установлен кулачок, механически связанный с подвижной пластиной конденсаторного датчика, которая соединена с выходом источника напряжения высокой частоты, а неподвижная пластина конденсаторного:, датчика соединена

I 35 через последовательно включенные детектор, Фильтр высокочастотных составляющих и дифференцирующую цепь с входом формирователя длительности импульсов, блок питания, включающий

40 диодный мост, одна диагональ которого через гасящий конденсатор и помехозащитный фильтр подключена к выходам источника переменного напряжения, а другая диагональ диодного моста через сглаживающий фильтр и параллельно

45 включенный стабилитрон соединена с питающими входами источника напряжения высокой частоты и питающими входами формирователя длительности импульсов, введены формирователь разнополярных импульсов, тиристорный ключ, управляющий блок, ограничительный резистор, дополнительный гасящий.конденсатор, триггер и оптрон, причем выходом генератора является выход Формирователя-разнополярных импульсов, вход которого соединен с одним входом триггера и выходом формирователя длительности импульсов, вход которого

„юдключен к другому входу триггера, выход которого связан со светодиодом оптрона, а Фотодиод оптрона включен между общей шиной и сигнальным входом управляющего блока, питающий вход которого через дополнительный гасящий конденсатор соединен с входом тиристорного ключа, который подключен через ограничительный резистор к одному из выходов помехозащитного фильтра и первой обкладке гасящего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с выходом тиристорного ключа и общей шиной, которая является другим входом управляющего блока, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного ключа, причем управляющий блок выполнен в виде выпрямителя, импульсного трансформатора, порогового элемента и транзисторного ключа, выходы котороI го соединены соответственно с сигнальным входом управляющего блока и общей шиной, выход транзисторного ключа соединен с одним входом порогового элемента, другой вход которого подключен к общей шине, выход порогового эле-. мента через первичную обмотку импульсного трансформатора соединен с выходом выпрямителя, вход которого является питающим входом управляющего блока, а выходом управляющего блока является вторичная обмотка импульсного трансформатора.

Кроме того, в генераторе инфранизкочастотных импульсов формирователь разнополярных импульсов содержит симметричный триггер, два элемента совпадения и выходной суммирующий мост, причем вход формирователя соединен с первыми входами элементов совпадения и с входом симметричного триггера, выход которого подключен к вторым входам элементов совпадения, выходы которых соединены с входом выходного суммирующего моста, выходы которого являются выходами Формирователя разнополярных импульсов.

На фиг. 1 представлена схема генератора инфранизкочастотных импульсов; на фиг. 2 - схема Формирователя разнополярных импульсов.

Устройство содержит маломощный привод 1, например электрочасовой механизм с редуктором 2,, выхбдную ось 3 редуктора, кулачок 4, выполненный с одноступенчатой канавкой 5, конденсаторный датчик 6 на основе двух плас-% 96 И тин 7 неподвижной и подвижной, причем последняя соединена с выходом источника 8 напряжения высокой частоты, детектор 9, фильтр 10 высокочастотных

° составляющих, дифференцирующая цепь 11s формирователь 12 длительности импульсов, блок 13 питания, содержащий диодный мост 14, гасящий конденсатор 15, помехозащитный фильтр 16, сглаживающий фильтр 17, стабилитрон 18, форми- I0 рователь 19 разнополярных импульсов, тиристорный ключ 20, управляющий i блок 21, ограничительный резистор 22, дополнительный гасящий конденсатор 2. Г; триггер 24 и оптрон 25 на основе И светодиода 26 и фотодиода 27, причем управляющий блок 21 содержит импульсный трансформатор 28, пороговый элемент 29, транзисторный ключ 30 и выпрямитель 31, а формирователь 19 20 разнополярных импульсов содержит симметричный триггер 32, элементы 33 и 34 совпадения и суммирующий мост 35.

Разработанный генератор предназначен для работы совместно с програм- И иным реле времени, построенным по схеме генератор импульсов - шаговый двигатель - исполнительное устройство.

Причем для питания шаговых двигателей указанного реле времени необходимы . 3O знакопеременные импульсы постоянного ,тока, а питание самого реле времени, как правило, осуществляется от сети

1 переменного тока.

Генератор работает следующим обзз разом.

Приводной маломощный часовой механизм 1, обеспечивающий высокую стабильность колебаний, через специальный механический редуктор 2 создает вращение кулачка 4 с постоянной угловой скоростью. Кулачок 4 выполнен с одноступенчатой канавкой 5. Такая форма выполнения кулачка 4 обеспечи43 вает необходимый режим управления процессом коммутации конденсаторного датчика 5, который выполнен из двух. пластин 7. За счет указанного .выполнения кулачка 4 обеспечивается изменение емкости конденсаторного дат$0 чика таким образом, что сближение

его пластин 7 происходит с большой скоростью. В результате получается резкое изменение емкости датчика и возникает высокочастотный импульс с крутым передним фронтом. Задний фронт импульса получается пологим за счет возврата кулачка 4 в исходное положе-.

04

we, которое происходит в течение остальной части периода его вращения

Одна из пластин 7 конденсаторного датчика 6 связана с выходом источника 8 напряжения высокой частоты, который выполнен в виде экономичного высокочастотного генератора на одном транзисторе по трансформаторной схеме с последовательным колебательным контуром. Такая схема обеспечивает при высокой добротности контура выходное напряжение порядка нескольких десятков вольт. Частота источника 8 лежит в пределах 1-2 ИГц, причем ее стабильность не критична, что выгодно отличает предлагаемый генератор от известных электромеханических приборов времени подобного типа. В случае, когда пластины 7 конденсаторного датчика 6 раздвинуты, сигнал высокой частоты заполняет паузу между импуль.сами и имеет величину много меньшую, чем в момент наибольшего сближения пластин.

Таким образом, периодическое вращение кулачка 4 приводит к появлению на выходе конденсаторного датчика 6 последовательности импульсов высокой частоты. Огибающая импульсов высокой частоты выделяется детектором 9, который в предлагаемом генераторе пост" роен на схеме удвоения напряжения .

С выхода детектора 9 сигнал через фильтр 10 высокочастотных составляющих и дифференцирующую цепь 11 подается на управляющий вход ключа формирователя 12 длительности импульсов, сигнальныи вход которого соединен с выходом. стабилитрона 18, входящего в блок 13 питания. Выход формирователя 19 является выходом генератора.

В результате иа выходе генератора формируется последовательность стабильных по периоду следования импульсов с крутым передним фронтом. В ряде случаев необходима последовательность разнополярных импульсов прямоуголь-. ной формы соответствующей длительности. Поэтому в схему генератора введен формирователь 19 разнополярных импульсов.

Особенностью разработанного генератора является его экономичность, которая достигается за счет того, что в моменты отсутствия выходного сигнала на выходе формирователя 12 длительности импульсов, на его питающие входы подается низкий уровень мощности, а в моменты формирования выход 7

961104 8

Формула изобретения

1. Генератор.инфранизкочастотных импульсов, содержащий маломощный привод, например электрочасовой механизм с редуктором, на выходной оси которого установлен кулачок, механически связанный с подвижной пластиной конденсаторного датчика, которая соединена с выходом источника напряжения высокой частоты, а неподвижная пластина конденсаторного. датчика соединена через последовательно включенные детектор, фильтр высокочастотных составляющих и дифференцирующую цепь с входом формирователя длительности импульсов, блок питания, включающий диодный мост, одна диагональ которого через- гасящий конденсатор и помехозащитный фильтр подключена к выходам источника переменного напряжения, а другая диагональ диодного моста через сглаживающий фильтр и параллельно включенный стабилитрон соединена с питающими входами источника напряжения высокой частоты и питающими входами формирователя длительности импульсов, отличающийся .тем,. что, с целью уменьшения потребляемой мощности генератора, в него введены формирователь разнополярных импульсов, тиристорный ключ, управляющий блок, ограничительный резистор, дополнительный гасящий конденсатор, ного импульса - высокий уровень мощности. Это достигается тем, что в генераторе блок 13 выполнен с целью уменьшения габаритов по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсато- б ром 15. С диодного моста 14 напряжение подается через сглаживающий фильтр 17 на стабилитрон 18. 8 связи с тем, что период следования выходных — импульсов велик (например, составляет 10

1 мин), то скважность будет также большой. Все время между выходными импульсами основной нагрузкой стабилитрона 18. является входное сопротивление формирователя 12 длительнос- IS ти импульсов, потребление тока кото:рым составляет. небольшую величину.

При появлении выходного импульса на выходе формирователя 12 и максимальной нагрузке генератора ток, по- Ю требляемый от стабилитрона 18, увеличивается на порядок и составляет наибольшую величину. Для нормальной ра-, боты стабилитрона 18 при таком большом разбросе тока нагрузки и исполь- 25зовании бестрансформаторной схемы блока 13 необходимо увеличивать величину гасящего конденсатора 15, что соответственно приводит к увеличению тока через стабилитрон 18 при отсут- зр ствии выходных импульсов, т.е. в режиме паузы. При этом увеличивается мощность, рассеиваемая на элементах питающего блока и потребляемая от источника переменного напряжения (от сети).

Увеличение мощности стабилитрона 18 осуществляется уменьшением величины сопротивления гасящего конденсатора 15 путем параллельного подклю- 4О чения к нему ограничительного резистора 22 через тиристорный ключ 20, (ко торый выполнен на основе симметрич::ого тиристора ) в моменты появления выходных импульсов генератора, т.е. именно тогда, когда ток, потребляемый от стабилитрона 18, равен макси-, мальному.

Схема блока 13 вместе с управляющим блоком 21 при отсутствии выходного импульса генератора находится в следующем состоянии. Посредством формирователя 12 длительности импульсов открыт триггер .24 и через светодиод 26 оптрона 25 протекает ток. Фотодиод 27 оптрона 25 также открыт, а транзисторный ключ 30 управляющего блока 21 закрыт, закрыты при этом пороговый элемент 21 и тиристорный ключ 20, так как на вторичной обмот-, ке импульсного трансформатора 28 отсутствуют импульсы запуска.

При появлении импульса на выходе формирователя 12 длительности импульсов триггер 24 переключается и оптрон 25 гаснет, транзисторный ключ 30 открывается, срабатывает пороговое устройство 29 и с вторичной обмотки, транспорматора 28 снимаются короткие запускающие импульсы, открйвающие тиристорный ключ 20.

Ограничительный резистор 22 подключается параллельно гасящему .конденсатору 15.

Рассмотренная схема питающего блока отличается большой экономичностью, отсутствием теплоотводящих радиаторов и применением элементов малой мощнос- ти рассеивания, что позволяет уменьшить как габариты генератора, так и существенно снизить потребляемую мощность °

9611

9 триггер и оптрон, причем выходом,ге-: нератора является выход формирователя разнополярных импульсов, вход которого соединен с одним входом триггера

° и выходом формирователя длительности s импульсов, вход которого подключен к другому входу триггера, выход которого связан со светодиодом оптрона,.а фотодиод оптрона включен между общей шиной. и сигнальным входом управляюще- 6

ro блока, питающий вход которого через дополнительный гасящий конденсатор соединен с входом тиристорного ключа, который подключен через ограничительный резистор к одному из вы- 1В ходов помехозащищенного фильтра и первой обкладке гасящего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с выходом тиристорного ключа и общей шиной, которая является другим входом20 управляацего блока, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного ключа, причем управляющий блок выполнен в виде выпрямителя, импульсного трансформатора, порогово-25 го элемента и транзисторного ключа, входы которого соединены соответственНо с сигнальным входом управляющего блока и общей шиной, выход транзисторного ключа соединен с одним входом Эв

04 10 порогового элемента, другой вход ко"

TopoI & подключен к общей ILIHHe выход порогового элемента через первичную обмотку импульсного трансформатора соединен с выходом выпрямителя, вход которого является питающим входом управляющего блока, а выходом управляющего блока является вторичная обмотка импульсного трансформатора.

2. Генератор по и, 1, о т л и ч а" ю щ и й-с я тем, что в нем формирователь разнополярных импульсов содержит симметричный триггер, два эле" мента совпадения и суммирующий мост, причем вход формирователя соединен с первыми входами элементов совпаде" .ния и с входом симметричного тригге" ра, выход которого подключен к вторым входам элементов совпадения, выходы которых соединены с входом суммирующего моста, выходы которого являются ,выходами формирователя разнополярных; импульсов.

Источники информации, ,принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ и 2628899, кл. G 04 С 9/00; 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2891532, кл. Н 03 К 3/00, 1980 (прототип).

961104 ! ! !

Юиход 278

Составитель Л. Колосков

Редактор А Шанаор Техреду Ж. Кастелевич Корректор пакаРенко

Заказ 7312/73 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

l1 035 Москва 5-35 Рауаская наб. д. 4/5

) 3 -35 у в В ю В юъ4 във юААйю ю«у

Филиал,ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Н