Частотно-импульсный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H03M1/50 

Частотно-импульсный преобразователь предназначен для использования в устройствах автоматики, телемехан ки, а также в энергетике для опреде ния мощности и расхода электроэнергни. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем возможности получения частоты, пропорциональной произведению знакопеременного тока и постоянного по знаку напряжения. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграммы напряжений; на фиг. 3 - н риант схемы гиперболического преобр зователя напряжения. Устройство содержит интегратор 1 подключенный своим входом к источни ку 2 входного тока, а выходом - к первым входам первого 3, второго 4 и третьего 5 компараторов, генератор 6 длительности импульсов обратной связи, подключенный своими импульсными входами к выходам первого 3 и второго 4 -компараторов, а вы ходами - к первому и второму входам реверсивного генератора 7 импульсов эталонного тока, логический блок 8 формирования выходных импуль сов, подключенный своими входами к выходу третьего компаратора 5 и выходам генератора 6 длительности импульсов. Кроме того, предлагаемый преобразователь дополнительно содер жит гиперболический преобразователь 9 напряжения, подключенный сво им входом к клемме 10 входного напр жения, а выходом - к второму входу первого компаратора 3 и через инвертирующий усилитель 11 к второму входу второго компаратора 4, при этом в качестве генератора 6 дпител ности импульсов обратной связи используется гиперболический преобразВватель напряжения в длительность импульсов, подключенный своим анало говым входом к клемме 10 входного напряжения. Преобразователь работает следующим образом. Входной ток (фиг. 2q) через клем му источника 2 подается на вход интегратора 1. Если входной ток отрицательный, .то напряжение на выходе интегратора возрастает, пока не дос тигнет уровня срабатывания первого компаратора 3. Сигнал с выхода первого компаратора запускает по первому импульсному входу гиперболический преобразователь напряжения в длительность импульсов. Длительность импульсов на выходе генератора 6 обратно пропорциональна входному напряжению (фиг. 28), подаваемо-. му через клемму 10 на его аналоговый вход. Импульс с первого выхода преобразователя управляет по перв.ому входу реверсивным генератором 7 эталонного тока, подключая его на время действия импульса к входу генератора в направлении, противоположном входному току. В результате происходит сброс напряжения на выходе интегратора (фиг.26) в отрицательном направлении. При изменении направления входного тока на противоположное преобразователь работает аналогично, но срабатывает второй компаратор 4, сигнал с выхода которого поступает на . второй импульсный вход генератора 6 импульсов, а реверсивный генератор импульсов эталонного тока подает на вход интегратора 1 импульс тока, в результате чего выходное напряжение интегратора изменяется в положительном направлении. Для нормальной работы преобразователя необходимо, чтобы каждый импульс тока эталонного сброса вызывал срабатывание третьего среднего компаратора 5, но при этом не допускается срабатывание компаратора противоположного уровня. Например, при срабатьгоании первого компаратора 3 в момент окончания эталонного сброса напряжение на выходе интегратора 1 должно лежать в пределах между уровнями срабатьшания второго 4 и третьего 5 компараторов (фиг. 2В). Для вьшолнения указанного условия во всем диапазоне входных напряжений производится управление уровнями срабатывания первого 3 и второго 4 компараторов. Для этого входное напряжение с клеммы 10 подается на вход гиперболического преобразователя 9 напряжения и с выхода последнего на второй вход первого компаратора 3. Аналогично на второй вход второго компаратора 4 подается через инвертирующий усилитель 11 обратное по знаку гиперболически пре3образованное входное напряжение. Уровни срабатывания первого и второго компараторов показаны на фиг. 2& пунктиром. В процессе изменения входного напряжения происходит также изменение уровней срабатывания первого и второго ком параторов, пропорциональное приращению напряжения на интеграторе в результате эталонного сброса, чем обеспечиваются условия нормаль ной работы. Сигналы с выхода третьего компаратора, а также сигналы с импульсных выходов генератора 6 поступают на входы логического блок 8 формирования выходных импульсов . Сформированные выходные импульсы проходят на один из двух вы ходов 12 или 13 в соответствии со знаком входного тока (фиг. 22,ч). Логический блок 8 формирования выходных импульсов реализуется аналогично устройству 23 . Блок 6 может быть выполнен анал гично известному функциональному преобразователю напряжения в длительность. Точность реализации гиперболиче кого преобразователя 9 может быть невысокой, допускается отклонение порядка 15%. Выходная частота оп144ределяется моментами срабатывания третьего центрального компаратора и остается неизменной при смещении в определенных пределах уровней срабатывания крайних компараторов (фиг. 2В, участок 12). Такие невысокие требования облегчают задачу реализации гиперболического преобразователя напряжения. Например, при кусочно-линейной аппроксимации гиперболической функции преобразования на операционном усилителе (фиг.З) неяияей шх делителях напряжения может быть получен диапазон преобразования по напряжению D .Sl Таким образом, применение гиперболического преобразователя напряжения в цепи управления уровнями срабатывания первого и второго компараторов совместно с применением в качестве генератора импульсов обратной связи гиперболического преобразователя напряжения в длительность импульсов позволяет получить частоту, пропорвд1ональ«у10 произведению знакопеременного тока и постоянного по знаку напряжения. При этом сохраняется высокая точность преобразования, как и у известного устройства.

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий интегратор, вход которого подключен к источнику входного тока, а выход - к первым входам первого, второго и третьего компараторов, генератор длительности импульсов обратной связи подключенный своими первым и вторым импульсными входами к выходам первого и второго -компараторов, а выходами - к первому и второму входам реверсивного генератора импульсов эталонного тока, инвертирующий усилитель, логический блок формирования выходных импульсов, подключенный своими входами к выходу третьего компаратора и выходам генератора длительности импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно содержит гиперболический преобразователь напряжения, подключенный своим входом с к клемме входного напряжения, а выходом - к второму входу первого ком(Л паратора и через инвертирукнций усилитель к второму входу второго компаратора. ю

д Фиг.2

ПП t

Ш

ш

Фиг.З