Генератор импульсов Советский патент 1993 года по МПК H03K3/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве генератора прямоугольных импульсов, регулируемой скважности и частоты в электрических цепях сигнализации,автоматики, контроля и управления.

Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения конструкции генератора и расширение функциональных возможностей путем увеличения диапазона регулировки скважности и частоты выходных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что схеме применен в качестве прерывателя напряжения герметический контакт-геркон, чувствительный к электромагнитному воздействию. При этом уменьшается элементная база генератора и упрощается принципиальная схема. Регулировку характеристики выходных импульсов напряжения можно производить тремя элементами резонансного контура: катушкой индуктивности, намотанной на стеклянный корпус геркона, конденсатором и переменным резистором, включенным последовательно с катушкой индуктивности. При изменении индуктивности (путем замены катушки) регулируется длительность паузы между им- пульсами, при изменении емкости конденсатора регулируется длительность импульса и частота. Скорость перезарядки конденсатора катушкой в колебательном контуре определяется их емкостью и индуктивностью, поэтому период колебаний зависит только от этих величин, в соответствии с известной формулой Томсона Т 2 TrVGcf, Наличие же в контуре переменного активного сопротивления влияет на эквивалентные значения емкости и индуктивности. Изменяя сопротивление резистора, можно регу

Sr

5

Х|

О

ировать частоту следования импульсов. Коебательный контур может работать при лю- ых мощностях, поэтому предлагаемый енератор, без особых изменений и без доавления других ступеней преобразования, ожно применить в сетях как переменного, ак и постоянного тока, в пределах промышенных напряжений от 12 до 380 В.

При подаче на вход генератора переменного синусоидального напряжения промышленной частоты (50 Гц) синусоида манипулируется дискретным прямоугольным сигналом генератора и на нагрузке вырабатываются импульсы переменного тока, как бы модулированные контактами герко на, таким же образом могут быть дискрети- зированы любые другие сигналы, поданные на вход генератора, например - аналоговые. На таком принципе, как известно, работает весьма сложная аппаратура, например ИКМ-1920, использующая им- пульсно-кодовую модуляцию для формирования сигналов цифровых систем связи (телефонные переговоры, радиовещательные программы), где предлагаемый генератор предположительно тоже можно использовать.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 -формы выходных импульсов при подаче на вход генератора переменного напряжения промышленной частоты; на фиг. 3 - пример конкретного выполнения.

Генератор содержит управляющий ключ 1, первым выводом соединенный с шиной плюс, последовательно соединенные элементы, переменный резистор 2, катушку индуктивности 3, выпрямительный диод 5, нагрузочное сопротивление 7, соединенное вторым выводом с шиной минус. Параллельно переменному резистору 2 и катушке индуктивности 3 присоединен электролитический конденсатор 4, своей положительной обкладкой к второму выводу управляющего ключа 1 и первым выводом резистора 2 и контакта геркона 6, а отрицательной обкладкой к второму выводу катушки 3 и первому выводу (катоду) диода 5. Параллельно резистору 2, катушке 3 и диоду 5 подключены контакты геркона, первым выводом к разветвлению - второй вывод ключа 1 и первые выводы резистора 2 и конденсатора 4, а вторым выводом к аноду диода 5..

Генератор импульсов работает следующим образом.

При замыкании ключа 1 через переменный резистор 2, катушку индуктивности 3, диод 5 и нагрузку 7 потечет ток, определяемый небольшим опорным напряжением в зависимости от сопротивления на нагрузке и на резисторе. Конденсатор 4, в зависимости от емкости, зарядится в пределах

11

тг -- входного напряжения. Как только

кЗО

конденсатор начнет отдавать свою энергию катушке индуктивности, в которой возрастет ток, контакты геркона замкнутся под воздействием электромагнитного поля катушки и подключат нагрузку 7 к полному

0 входному напряжению. После включения контактов 6 катушка индуктивности отдает свою реактивную энергию конденсатору 4 и контакты геркона разомкнутся. При разомкнутых контактах геркона 6 конденсатор

5 дозарядится входным напряжением, ток в

катушке возрастет и цикл повторится. При

уменьшении активного сопротивления на

переменном резисторе 2 эквивалентные

значения индуктивности и емкости изме0 няются и частота замыканий контактов геркона увеличится, таким образом, на нагрузке будут вырабатываться импульсы разнообразной формы и полярности в зависимости от рода нал ряжения, поданного на

5 вход, определяемые параллельным резонансным контуром (LC) и сопротивлением резистора.

При подаче на вход генератора переменного синусоидального напряжения на

0 нагрузке будут вырабатываться импульсы, форма которых и полярность будут зависеть от длительности импульса и паузы. На фиг.

2графически изображены кривые напряжений, выделяющихся при нагрузке во время

5 импульса. Когда емкость конденсатора больше эквивалентного значения индуктивности катушки (а), длительность импульса превышает по времени длительность паузы. В пункте (б) показана кривая формы импуль0 са при индуктивности катушки, превышающей эквивалентное значение емкости конденсатора, поэтому длительность импульса короче по времени, чем длительность паузы. Если увеличить частоту

В следования импульсов намного больше чем частота входного напряжения (в данном случае 50 Гц), синусоида входного напряжения дискретизируется (делится) частотой резонансного контура генератора, что показано

0 в пункте (в) граф, изображений. Период Ти следования импульсов во всех случаях зависит только от настройки резонансного контура.

Примером конкретного выполнения яв5 ляется принципиальная схема опытного образца на фиг. 3, предназначенного для установки на автотранспорте всех видов в качестве реле поворота, или в других низковольтных схемах сигнализации. Такое реле поворотов можно будет использовать без

изменения входящих в него элементов в бортовых сетях переменного и постоянного напряжения от 12 до 36 В. В отличие от схемы на фиг. 1. вместо переменного (2) установлен постоянный резистор МЛТ- 2,220 Ом, 2 Вт, для фиксирования частоты импульсов. Контакты геркона 6 зашунтиро- ваны составным резистором 9 сопротивлением 50 Ом (2x100 Ом), мощностью рассеивания около 4 Вт, которое создает небольшое опорное напряжение на лампах 7, 10 указателей поворотов в момент паузы, при питании генератора пониженным напряжением 10-12 В, увеличивая при этом срок их службы. Кроме этого, наличие резистора 9 улучшает работу контактов геркона, уменьшая искрообразование и износ их, при увеличении напряжения,и мощности нагрузки. Мощность самого резистора рассчитана на кратковременный режим работы генератора, Катушка индуктивности наматывается на каркас из плотной бумаги, который насаживается на стеклянный корпус геркона. Ниже даны параметры вех элементов схемы (см.таблицу).

Использование универсального прибора геркона, чувствительного к электромагнитному воздействию а схеме генератора прямоугольных импульсов, существенно от-. личает его от аналогичных релейных генераторов и по компактности приближает к размерам идентичных электронных импульсных генераторов и мультивибраторов. Высокая механическая износостойкость на несколько порядков большая, чем в других контактных аппаратах (примерно (5-10)х 105 циклов срабатываний), дает возможность применять герконы совместно с электронными приборами в ответственной и точной

аппаратуре. В отличие от электронных, предлагаемый генератор устойчив против перенапряжений и повышенных токов, имеет простую конструкцию, которую легко можно переоборудовать на мощность и напряжение большей величины. Элементы резонансного контура (конденсатор и катушку), влияющие на длительность и частоту импульсов, в зависимости от назначения,

можно предусмотреть легкозаменяемыми (съемными). Генератор можно рассчитывать на большие мощности в зависимости от конструкции геркона с относительно небольшим увеличением размеров и без

дополнительных ступеней преобразования, что существенно упростит и удешевит мощные импульсные установки в разных областях техники.

Фор мула изобретения Генератор импульсов, содержащий подсоединенную к положительной шине питания цепь из соединенных последовательно управляющего ключа, переменного резистора, катушки индуктивности, параллельно катушке индуктивности и переменному резистору подсоединен конденсатор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулировки скважности и частоты генерируемых импульсов и упрощения, в качестве замыкающего контакта применен магниточувствительный контакт-геркон, первый вывод которого подключен к общему выводу управляющего ключа, конденсатора и переменного резистора, а второй - к катоду диода и клемме для подключения нагрузки, вторая клемма для подключения нагрузки соединена с отрицательной шиной.

At

Применение: импульсная техника и может быть использовано в качестве генератора импульсов разнообразной формы, регулируемой скважности частоты в электрических цепях сигнализации, автоматики, контроля и управления. Сущность: генератор содержит подсоединенную к положительной шине питания цепь из соединенных последовательно управляющего ключа, резистора, обмотки электромагнитного реле и конденсатора. К общему выводу обмотки электромагнитного реле и конденсатора подключен анод диода, катод которого соединен с неподвижным выводом замыкающего контакта электромагнитного реле. Для расширения диапазона регулировки, скважности и частоты генерируемых импульсов и упрощения подвижный вывод замыкающего контакта, в качестве которого применен гер- кон, соединен с второй обкладкой конденсатора и общим выводом резистора и управляющего ключа, клеммы для подключения нагрузки подключены к катоду диода и отрицательной шине источника питания. 3 ил., 1 табл.

и

trrr

V

ll

Ц

8

tiAt

(PtiZt

фиг.З