ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК Советский патент 1967 года по МПК H03M1/60 G01R19/25 

Стабильность устройств для пропорционального преобразования сопротивлений и емкостей в период электрических колебаний (частотных датчиков) зависит от стабильности нелинейных элементов, включенных в цепь Положительной обратной связи RC-генератора; преобразователи доп1ускают изменение измеряемой емкости в весьма ограниченных пределах.

Предлагаемый преобразователь обладает высокой стабильностью и обеспечивает пропорциональную зависимость между измеряемым сопротивлением, емкостью, индуктивностью или их приращениями и периодом электрических колебаний или частотой, причем измеряемые величины могут изменяться в широком диапазоне. Он отличается от известных тем, что к выходу управляемого генератора синусоидального напряжения подсоединены дифференциальное выпрямительное устройство и частотозависимый четырехполюсник, выход которого соединен через усилитель переменного тока с другим входом дифференциального выпрямительного устройства, а выход дифференциального выпрямительного устройства через усилитель постоянного тока соединен с узлом управления генератора.

Преобразователь содержит управляемый генератор 7 синусоидального напряжения, частотозависимый четырехполюсник 2, усилитель переменного тока 3, дифференциальное выпрямительное устройство 4, усилитель 5 постоянного тока, вынрямитель 6. Устройство 4 состоит нз резисторов 7-11, и диодов 12- 15.

Преобразователь работает следующим образом.

Допустим, что соотношение между входным и выходным напряжениями четырехполюсника 2 зависит от частоты. Выходное напряжение четырехполюсника, усиленное усилителем переменного тока в К. раз (усилитель охвачен глубокой отрицательной обратной связью), питает последовательно соединенные резистор 7 и выпрямительную цепь из диодов 12 и 13, нагруженную на резисторы 9 и 10. Вторая такая же выпрямительная цепь из диодов 14, 15 и резисторов 10, 11, соединенная последовательно резистором 8, питается выходным напряжением генератора /. Резисторы 7 и 8 - одинаковые по величине сопротивления, резисторы 9, 10 и 11 также одинаковы.

Разность токов /1И /а, протекающих по резисторам 7 и 8, создает на резисторе 10 падение напряжения U. Последнее усиливается усилителем 5 постоянного тока и управляет через выпрямитель 6 частотой генератора /.

Выпрямитель 6 играет вспомогательиую роль, т.е. ббеспечивает устойчивую работу схемы.

При изменении частоты генератора изменяется соотношение между нанряжением на входе и выходе четырехполюсника 2, т. е. соотношение между токами /j и /. При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 3 иапряжение U на входе усилителя 5 автоматически поддерживается на достаточно малом уровне, резистор 10 выполняет роль нуль-органа, на вход которого поступают токи /1 и /2.

При малом значении напряжения t/g и U,, так как цепи, по которым протекают токи /1 и /2, имеют одинаковые сопротивления. В этом случае напряжепие на входе четырехполюсника 2 по абсолютной величине будет в к раз больше, чем напряжение на его выходе (к-коэффициент усилеиия усилителя переменного тока). Это соотношение автоматически поддерживается 1постояпным за счет изменения частоты генератора.

Четырехполюсники 2, а н б обеспечиваюг пропорциональную зависимость между периодом электрических колебаний на выходе генератора / и измеряемым сопротивлением f или емкостью С, а четырехполюсники 2, в и г - пропорциональную зависимость между частотой и сопротивлением / или емкостью С.

В четырехполюснике 2, д в первом приближении (при соблюдении ряда условий) период электрических колебаний прямо пропорционален приращению величины сопротивления в четырехполюснике 2, е частота пропорциональна приращению сопротивления в цепи 2, ж частота прямо пропорциональна 5 приращению емкости в цепи 2, з период пропорционален приращению индуктивности

L4.

Выпрямители работают в системе в одинаковых условиях, и нестабильность их характеристик за счет влияния внешних факторов в равной мере влияет на величины токов /j и /2 и в связи с этим не нарушает равенства напряжений Ll и LJ.,.

Предмет и зобретения

Частотный датчик, содержащий управляемый генератор синусоидального напряжения, усилитель переменного тока, частотозависимый четырехполюсник, дифферепццальное выпрямительное устройство и усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности характеристики преобразования, к выходу генератора подсоединены вход диференциального выпрямительного устройства и частотозависимый четырехполюсник, выход которого соединен через усилитель переменного тока с другим входом дифференциального выпрямительного устройства, а выход дифференциального выпрямительного устройства через усилитель постоянного тока соединен с узлом управления генератора.

4i

K

-0

.