В системах регулирования, в счетно-решающих устройствах и других областях техники встречается необходимость получать напряжение электрического тока IJz, пропорциональное производной по времени от изменения какого-то другого напряжения f/i.
Когда напряжение Ui является напряжением постоянного тока, получение напряжения t/o, пропорционального производной от напряжения f/i, не представляет затруднений. В тех же случаях, когда напряжение f/i является напряжением переменного тока, амплитуда которого как-то изменяется, это напряжение как бы промодулировано какой-то огибающей кривой (см. фиг. 1), причем период модуляции значительно больше периода основной частоты.
При дифференцировании напряжения il переменного тока необходимо получить напряжение Hz, пропорциональное производной от изменения огибающей напряжения 11.
Известные способы дифференцирования огибающей перемерного напряжения основаны на применении четырехполюсника из R, L, С, настроенного на основную частоту, или выпрямлении переменного напряжения с помощью фазочувствительного выпрямителя и дифференцировании напряжения постоянного тока.
Первый способ обладает тем недостатком, что он зависит от колебания напряжения сети, как по амплитуде, так и по частоте; а также и от изменения параметров R, L, С, и, кроме того, обладает низкой точностью дифференцирования и малым масштабом выходного напряжения.
Второй способ требует наличия фазочувствительного выпрямителя с линейной характеристикой.
Предлагаемое устройство для дифференцирования огибающей переменного напряжения, когда частота огибающей значительно меньше частоты переменного напряжения, не имеет указанных недостатков и напряжение, пропорциональное производнрй, получается в нем в виде. напряжения постоянного тока.
Ло 111546
Отличие предлагаемого устройства от уже известных заключается в применении дросселя с подмагничиванием постоянным и переменным токами, имеющего обмотку, в которой наводится постоянная электродвижущая сила, пропорциональная производной от времени огибающей переменного нaпjpяжeния, при условии, что частота огибающей меньше частоты основного напряжения.
На фиг. 2 изображена схема дросселя с подмагничиванием с двумя сердечниками; на фиг. 3 - схема с четырьмя сердечниками.
Обмотка Wy дросселя питается постоянным током и создает постоянное начальное подмагничивание.
Как известно -из теории, при одновременном намагничивании переменными и постоянными намагничивающими силами, магнитный поток (индукции) , сердечнике содержит постояпную и переменную составляющие. Переменная составляющая индукция пропорциональна величине переменного напряжения, приложенного к обмоткам W дросселя. Величина постоянной составляющей индукции зависит от постоянной составляющей намагничивающей силы Fg и величины переменной составляющей индукции.
При неизменной намагничивающей силе постоянная составляющая индукция будет зависеть только от величины переменной индукции, т. е. соответственно от величины переменного напряжения на дросселе.
Это явление и лежит в основе предлагаемого принципа дифференцирования. При идеальной кривой намагничивания сердечника постоянная составляющая индукция будет в определенных пределах линейно зависеть от величины переменной индукции и соответственно от величины переменного напряжения.
В реальных условиях при применении, например, сердечников из пермаллоя кривая 5„ /(5у) практически имеет линейный участок. Этим обусловливается то, что при изменении переменного напряжения на дросселе в пределах от U до f/2 постоянная составляющая магнит ного потока будет соответственно линейно изменяться, причем в обмотке Wy, будет наводиться э.д.с., -пропорциональная производной от этого изменения.
Таким образом, в обмотке Wy., будет наводиться э.д.с., величина которой пропорциональна производной от огибающей переменного напряжения, кроме того, в ней будет также наводиться и напряжение высших гармоник, которые рекомендуется отсеивать с помощью фильтра.
В силу принятого допущения, при котором частота модуляции значительно MeHtn.e основной частоты, параметры фильтра будут таковы, что он практически не внесет ошибок при дифференцировании модулирующей кривой переменного напряжения.
Кроме того, необходимо, чтобы обмотка подмагничивания не была короткозамкнутой обмоткой и не вносила этим самым запаздывания и уменьшения выходного напряжения f/g.
Рекомендуется последовательно с ней включать достаточно большое активное сопротивление R.
Чтобы выбрать необходимый режим работы дросселя, при котором возможно дифференцирование, следует вместе с основным напряжением Ui подавать от сети дополнительное напряжение U той же частоты и фазы, т. е. подавать как бы напряжение смещения..
Напряжение смещения U подается последовательно с дифференцируемым напряжением, как показано на фиг. 2.
Следует отметить, что описанная выше простейшая схема дифференцирования обладает тем недостатком, что всякое колебание напряжения сети будет также дифференцироваться и этим самым создавать соответствующие ошибки.
На фиг. 3 изображена предлагаемая двухтактная схема дифференцирования, работа которой также основана на применении др осселей с подмагничиванием, но на нее не оказывает влияние колебание напряжения сети.
Это достигается тем. что в схеме по фиг. 3 при колебании напрял ения питания сети в выходной обмотке каждого плеча наводится напряжение противоположных знаков, которые в сумме дают нуль.
Изменения же напряжения 7, дифференцируются и дают соответствуюш:ее напряжение /2 на выходе.
Предмет изобретения
Устройство для дифференцирования огибающей переменного напряжения, отличающееся тем, что, с целью получения результатов дифференцирования в виде нап|)яжснип постоянного тока- оно выполненов виде дросселя с подмагничиванием, снабженного дополнительной обмоткой, в которой наводится электродвижущая сила постоянного тока пропорциональная производной от огибающей переменного напряжения от времени при условии, что частота огибающей меньще частоты этого переменного напряжения.
Фиг. 1
Огибающая
