Усилитель тока Советский патент 1987 года по МПК H03F15/00 G06G7/12 

11

Изобретение отписится к устройствам усиления тока с исгюлЕззоианием датчика Холла и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретер1ия является повышение точности„

fa фиг«1 изображена функциональная схема усилителя тока; на фиг,2-4 временные диаграммы.

На схеме обозначены интегратор 1, релейный элемент 2, делитель 3 частоты, элемент 4 равнозначности, периодический фильтр 5, первый, второй и третий масштабные резисторы 6-8, магнитопровод 9 трансформатора, первая 10 и вторая 11 обмотки трансформатора, датчик Холла 12, первая и вторая входные шины 13 и 14, выход 15,

На фиг. 2-4 введены следующие обоначения: Y((t) - выходной сигнал интегратора 1; Y (t) - выходной сигнал релейного элемента 2; у(t) - выходной сигнал делителя 3 частоты; Y4(t) выходной сигнал элемента 4 равнозначности; igjjCt) - входной ток датчика Холла 12 Е (t) - ЭДС на выходе датчика Холла 12| 1ц(ь) - ток в первой

ток во второй

обмотке 10| 1„ (t)

обмотке 11| YP - среднее значение импульсов на выходе 15; - результирующий магнитный поток трансформатора; t;, t: . 5 t интервалы разверт ывающего преобразования,

Усилитель тока работает следующим образом.

Интегратор 1, релейный элемент 2 и третий масштабный резистор 8 образуют автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуля- дией.

При отсутствии тока в первой обмотке 10 (фиг,26) на выходе релейного элемента 2 формируются биполярные импульсы типа меандр (фиг.2а)5 среднее значение которых равно нулю.

Делитель 3 частоты преобразует выходной сиг нал релейного элемента 2 в импульсы с частотой в два раза меньшей, чем частота сигнала Yj(t) (фиго 2 а и в)«

Входной ток датчика Холла 12 повторяет форму сигнала на выходе делителя 3 частоты (фиг.2в). Учитывая, что так как LK(t)0, ЭДС на BE.I- ходе датчика Холла 12 также равна нулк:) (фиг.2г). В результате на выхоЧ7

/to 4 раннг значиости именгг место импульсы с нулевым знач(нием постоянной составляющей (фиг.2д). Сигнал обратной связи на выходе апериодического фильтра 5 также отсутствует, так как ,

Предположим,ч то iц(t)0 (фиг,36). Тогда в интервале времени t, (фиг.За)

скорость изменения выходного сигнала интегратора 1 увеличится, так как на выходньпк выводах датчика Холла 12 появится ЭДС Холла, знак которой совпадает со знаком вьпходного сигнала

релейного элемента 2 (фиг.За и г).

После переключения релейного элемента 2 (фиг,За) в интервале tj скорость изменения развертки Y,(t) снизится так как знаки импульсов Y (t)

и Е (t) не совпадают (фиг. За,в иг ). При переходе релейного элемента 2 в положительное состояние (фиг,За) меняется знак сигналов Y (t ) и igt(t) (фиг„Зв), что влечет за собой изменение знака ЭДС Е (t) (фиг,3г). При этом t, t , а t t:, (фиг.За), Б результате на выходе элемента 4 равнозначности 4 формируются импульсы (фиг.З д), скважность которых отличается от 0,5, т.е. Yo i „(t). Предположим, что в момент времени to прои- зошло дискретное увеличение IH (t) (фиг.36). Соответственно возрастает амплитуда ш-1пульсов на выходе датчика Холла 12 (фигсЗ г). Величина опорного тока iax(t) сохраняется неизменной (фиг.З в) вследствие постоянства амплитуды импульсов на выходе делителя 3 частотЫо При этом интервалы

t,, t уменьшаются до значений t, t, а интервалы t, tj, увеличиваются до t.

(фиг.З а), В итоге изменяется скважность импульсов на выходе 15 (фиг,3 д), причем за время Т (t),

Рассмотрим диаграммы сигналов при изменении знака тока „ (t) (фиг,4б,

момент времени t,,

).

В этом случае сигналы Yj (t) () и Е (t) находятся в противо- фазе (фиг.4 в и г) по сравнению с режимом, изображенным на фиг.З виг.

В интервалах t, t знаки импульсов Y(t) и E(t) (фиг.4 а и г) совпадают, поэтому производная разертки Y i(t) наибольшая (фиг.4а), В

нтервалах t , t знаки импульсов

на входе -интегратора 1 противоположны, что вызывает соо,тветствуюп ее

3

уменьшение dY,(t)/dt (фиг.Аа), В результате (фиг.4 д) и пропорционально 1ц (t) .

Таким образом, преобразователь тока является реверсивным и осуществляет преобразование входной координаты во втором и четвертом квадрантах.

Предложенный усилитель тока характеризуется более высокой точностью работы за счет обеспечения более высокой температурной стабильностью характеристик датчика Холла 12, которая достигается за счет защиты его входных выводов от источника переменного тока, каким является усилитель 3 частоты. Кроме того, отсутствует явление замедленной дискретизации за счет синхронизации частот питания входной цепи датчика Холла 12 и релейного элемента 2 и повышена стабильность к изменениям амплитуды импульсов на выходе 15.

Формула изобретения

Усилитель тока, содержащий трансформатор, в зазоре магнитопр.овода которого размещен датчик Холла, выводы первой обмотки трансформатора являются первой и второй входными шина398734

ми усилителя тока, и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него g введены интегратор, релейный элемент, элемент равнозначности, апериодический фильтр, первый, второй и третий масштабные резисторы, трансфоратор снабжен второй обмоткой, причем вы10 ход интегратора подключен к входу релейного элемента, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу элемента равнозначности и к

15 первому входному выводу датчика Холла, второй входной вывод которого через первый масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, к которой подключен первый выходной

20 вывод датчика Холла, второй выходной вывод которого через второй масштаб- ньш резистор соединен с входом интегратора и с первым выводом третьего масштабного резистора, второй вывод

25 которого подключен к выходу релейного элемента и второму входу элемента равнозначности, выход которого является выходом усилителя тока и через апериодический фильтр соединен

30 с первым выводом второй обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к шине нулевого Потенциа-- ла.

Ini)

s

/gx(t)

0

Eit)SLS,it)-i(f)

I

Ы

Q

J.

(,Лt)

I,

Фиг.З

а ь

-ь

Изобретение относится к устройствам для усиления тока с датчиком Холла и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Усилитель тока содержит интегратор 1, релейный элемент 2, делитель частоты 3, элемент равнозначности 4, апериодический фильтр 5, первый 6, второй 7 и третий 8 масштабные резисторы, магнитопровод 9 трансформатора, первую 10 и вторую 11 обмотки трансформатора, датчик Холла 12, входные шины 13 и 14, выход 15. Усилитель тока работает в автоколебательном режиме, на выходе 15 формируется периодическое напря-: жение прямоугольной формы с широтно- импульсной модуляцией, среднее значение которого пропорционально току в первой обмотке 10. 4 ил. § сл СА:) со со 00 00

hW isxW№

/

fj

v-- ,

fl( 3 .

г о

01

Uj

-Z.

ч(}

о

p

Редактор Л.Гратилло

Составитель О.Отраднов

Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Рошко

Заказ 4245/55Тираж 901Подписное

ВНИЖШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., До4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

С

Jo ifiitl