Индикатор постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G01R19/165 G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для дистанционного контроля и индикации наличия и отклонения напряже НИИ от заданных уровней.

По авт. св. № 1615634 известен индикатор постоянного напряжения, содержащий источник постоянного напряжения, генератор синусоидальных колебаний, среду распространения колебаний, два полосовых фильтра, два амплитудных детектора, делитель напряжения, два компаратора, два управляемых генератора, элемент сигнализации и усилитель напряжения, состоящий из биполярного транзистора, четырех резисторов и двух конденсаторов.

Недостатком данного индикатора является низкая достоверность передачи результата контроля постоянного на{1ряжения, так как гармонические составляющие высокочастотного колебания, являющиеся носителями измеренной информации, имеют большой разнос по частоте (как правило, расположены в различных частотных диапазонах) и подвержены различным затуханиям.

Так, например, при формировании генератором колебания на частоте 15 МГц разнос по частоте между гармоническими составляющими высокочастотного колебания на выходе усилителя кратен 15 МГц. Следовательно, первая гармоническая составляющая находится в коротковолновом диапазоне частот, а вторая гармоническая составляющая - в ультразвуковом диапазоне. Так как для данных диапазонов частот законы распространения радиоволн и,соответственно, законы затухания колебаний различны, то отношение амплитуд гармонических составляющих на выходе среды распространения не будет достоверно соответствовать контролируемому напряжению.

Цель изобретения - повышение достоверности дистанционного контроля постоянного напряжения путем смещения гармонических составляющих высокочастотного колебания в соседние частотные области, подверженные одинаковым затуханиям среды распространения.

Поставленная цель достигается тем, что в индикатор постоянного напряжения, содержащий источник постоянного напряжения, последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, усилитель напряжения, среду распространения колебаний, первый полрсовой фильтр, первый амплитудный детектор, делитель напряжения, первый компаратор, первый управляемый генератор и элемент сигнализации, последовательно соединенный второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу среды распространения колебаний, и второй амплитудный детектор,

выход которого подключен к второму входу делителя напряжения, и последовательно соединенные второй компаратор, информационный вход которого подключен к выходу делителя напряжения, и второй управляемый генератор, выход которого подключен к входу элемента сигнализации, дополнительно введены третий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя напряжения, последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя напряжения, преобразователь частоты и пятый полосовой фильтр, выход которого соединен с выходом третьего полосового

0 фильтра и подключен к входу среды распространения колебаний, и дополнительный генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен к гетеродинному входу преобразователя частоты.

5 На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого индикатора постоянного напряжения; на фиг. 2 - вариант принципиальной схемы усилителя напряжения; на фиг. 3 - спектры колебаний.

0 Индикатор содержит источник 1 постоянного напряжения, усилитель 2 напряжения, генератор 3 синусоидальных . колебаний, пять полосовых фильтров 4-8, преобразователь 9 частоты, дополнительный генератор 10 синусоидальных колебаний, среду 11 распространения колебаний, два амплитудных детектора 12,13, делитель 14 напряжения, два компаратора 15 и 16, два управляемых генератора 17 и 18 и эле0 мент 19 сигнализации.

Усилитель 2 напряжения (фиг. 2) содержит биполярный транзистор 20, четыре резистора 21-24 и два компаратора 25 и 26. Нафиг.З представлены спектры колеба5 НИИ на выходе усилителя 2 напряжения (а) и на входе среды 11 распространения колебаний (б), где { Imk }k.i,2,... - амплитуды гармонических составляющих выходного тока усилителя 2; {fk}k i,2,... -:частоты гармонических составляющих выходного тока усилителя 2; f2 - преобразованная частота второй гармонической составляющей тока на выходе питого полосового фильтра 8.

Контролируемое напряжение с источника 1 постоянного .напряжения подается через резисторы 21 и 22 на базу биполярного транзистора 20 усилителя 2 напряжения. Кроме того, с генератора 3 синусоидальных колебаний через конденсатор 25 на базу биполярного транзистора 20 подается гармонический высокочастотный сигнал. Номиналы резисторов 21 и 22 подбираются таким образом, чтобы напряжение смещения, подаваемого на базу биполярного транзистора 20, обеспечивало нелинейный режим работы данного транзистора. В этом случае с коллектора транзистора 20 снимается колебание, ток которого имеет определенный угол отсечки © и определенные амплитуды гармоник lmi, Im2, 1тЗ.... Высокочастотный сигнал с выхода усилителя 2 напряжения поступает на вход третьего полосового фильтра 6, настроенного на частоту fi первой гармоники, и на вход четвертого полосового фильтра 7, настроенного на частоту f2 второй гармоники. Выделенная четвертым полосовым, фильтром 7 вторая гармоническая составляющая поступает на сигнальный вход преобразователя 9 частоты, на гетеррдинный вход которого с выхода дополнительного .генератора 10 синусоидальных колебаний Подается сигнал гетеродинной частоты frei, несколько .меньшей частоты f 1 первой гармоники выходного тока усилителя 2: frei fi. Пятый полосовой фильтр 8, подключенный к выходу преобразователя 9 частоты, .выделяет смещенную вторую гармоническую составляющую на частоте fi fa - frer, находящейся вблизи частоты f 1 первой гармоники выходного тока усилителя 2. Таким образом, с объединенных выходов фильтров 6 и 8 в среду распространения колебаний поступают первая и смещенная вторая гармоническая составляющие тока с амплитудами lmi, Im2 и на частотах fi, f2 соответственно. Сложный высокочастотный сигнал проходит через среду 11 распространения и поступает на входы полосовых фильтров 4 и 5. При этом первый полосовой фильтр 4 настроен на частоту fi первой гармоники, а второй полосовой фильтр 5 - на смещенную частоту f2 второй гармоники. С выходов фильтров 4 и 5 отфильтрованные гармонические составляющие поступают на входы соответственно первого и второго амплитудных детекторов 12 и 13, предназначенных для определения амплитуд первой и смещенной второй гармоник тока Ui и Гт2 . Выходы амплитудных детекторов 12 и 13 подключены к соответствующим входам делителя, 14 напряжения, предназначенного для нахождения отношения амплитуд первой и второй гармоник где К - коэффициент передачи тока в тракте преобразователь 9 частоты фильтр 8. При стабильном источнике ,1 постоянного тока, а следовательно, и стаб,ильном угле отсечки 0 выходного тока усилителя 2 отношение амплитуд -J- постоянно и независимо от величины затуханий в среде 11 распространения колебаний. В случае нестабильности контролируемого напряжения значение угла отсечки , 0 изменяется, а следовательно, изменяется и отношение гармоник -:- , что приводит к изменению напряжения сигнала на выходе делителя 14 напряжения, поступающего на информационные входы компараторов 15 и 16. На вторые (опорные) входы соответствующих компараторов подаются опорные напряжения верхнего Ев и нижнего Ен уровней, определяющие поле допуска изменения контролируемого напряжения. Если напряжение с выхода делителя 14 напряжения меньше опорного напряжения ЕН нижнего уровня, то на выходе компараторов 15 и 16 формируются логические 1 и О соответственно. При этом на выходе управляемого генератора 18 присутствует сигнал логической 1, а на выходе управляющего генератора 17 формируются импульсы с частотой 1 Гц, и элемент 19 сигнализации выдает прерывистый световой сигнал с той же пониженной частотой следования, равной 1 Гц. Когда выходной сигнал делителя 14 находится в зоне между опорными напряжения ЕН и ЕВ, то на выходах обоих компараторов 15 и 16 присутствуют логические О, а на выходах управляемых генераторов 17 и 18 - логические 1, и элемент 19 сигнализации излучает световой сигнал не-, прерывно, что соответствует случаю стабильности контролируемого напряжения Ек. Если выходное напряжение делителя 14 напряжения больше Ев (что возможно при увеличении угла отсечки выходного тока усилителя 2, вызванном увеличением контролируемого напряжения), то на выходах компараторов 15 и 16 присутствуют логические О и 1 соответственно, а на выходе управляемого генератора 18 формируются импульсы с частотой 4 Гц, и элемент 19 сигнализации выдает прерывистый световой сигнал с той же повышенной частотой следования 4 Гц. Таким образом, при изменении контролируемого напряжения изменяется угол отсечки выходного тока усилителя 2 напряжения, использующего в качестве источника смещения источник 1 контролируемого напряжения, а следовательно. изменяется и соотношение амплитуд гармоник выходного тока. Так как вторая гармоника выходного тока переносится по частоте в диапазон, соседний с частотой первой гармоники, то амплитуды гармоник подвержены одинаковым затуханиям среды распространения колебаний. При атом отношение амплитуд данных гармоник, а следовательно, и результат контроля напряжения не зависят от изменений параметров среды распространения, что значительно повышает достоверность дистанционного контроля постоянного напряжения. Формула и 30 бретения Индикатор постоянного напряжения по авт. св.,№ 1615634, отличающи и с ятем, что, с целью повышения достоверности дистанционного контроля постоянного напряжения путем смещения гармонических составляющих высокочас тотного колебания в соседние частотные области, подверженHbie одинаковым затуханиям среды распространения, в него дополнительно введены третий полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом усилителя напряжения, последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом усилителя напряжения, преобразователь частоты и пятый полосовой фильтр, выход которого соединен с выходом третьего полосового фильтра и входом среды распространения колебаний, дополнительный генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с гетеродинным входом преобразователя частоты .

Изобретение касается электроизмерений и может быть использовано для дистанционного контроля наличия и отклонения напряжений от заданных уровней. Цель изобретения - повышение достоверности дис- танционного контроля постоянногонапряжения путем, смещения гармонических составляющих высокочастотного колебания в соседние частотные области, подверженные одинаковым затуханиям среды распространения. Эта цель достигается применением полосовых фильтров 6-8, преобразователя частоты 9, среды распространения колебаний 11. Устройство содержит также источник постоянного напряжения 1, усилитель напряжения 2, генераторы синусоидальных колебаний 3, 10 полосовые фильтры 4, 5, амплитудные детекторы 12, 13, делитель напряжения 14, компараторы 15,16, управляемые генераторы 17, 18 и элемент сигнализации 19. 3 ил.19Г^^i^ (Лю о>&го

Сбл

CSA.1

Фие.2

cfz

2

Jj

«