В последнее время, в связи с удобствами применения в телеизмерении частотно-импульсного метода, в котором на приемном пункте принимаемое измерение характеризуется частотой импульсов, особое значение приобретает простое устройство, которым можно измерять частоту. Такое устройство должно удовлетворять следующим требованиям: 1) дешевизна, 2) простота обращения, 3) долговечность, 4) процизионность, 5) возможность перевода на переменный ток.
В существующих схемах (катодный частотомер, частотомеры перезарядки конденсаторов с участием реле) лищь частично удовлетворяются эти требования и вовсе не разработана возможность обратной генерации частоты.
В предлагаемом устройстве для измерения частоты переменного тока предполагается осуществить все указанные требования путем применения особой схемы моста из неоновых ламп, конденсатора и измерительного прибора.
На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему предлагаемого устройства и фиг. 2-соответствующие осциллограммы напряжений.
Д7;я измерения частоты переменного тока первичная обмотка / трансформатора 8 (фиг. 1) подключается к источнику испытуемого тока. Две его вторичные
(284)
обмотки /Д и //2 соединены навстречу друг другу и включены в две ветви мостика из неоновых ламп 7, 2, 3, 4. В одну диагональ указанного мостика включен конденсатор 5, а во вторую- гальванометр 6 с последовательно включенной батареей 7. Напряжение батареи подбирается так, чтобы держать у порога зажигания неоновые лампы (все четыре лампы должны быть взяты с одинаковыми параметрами).
Когда по первичной обмотке / трансформатора 5 проходит первый полупериод, во вторичной обмотке появляются две навстречу направленные э.д.с. Одна из них складывается с напряжением батареи и зажигает (при указанном на чертеже направлении первичного тока) неоновые лампы 7, 2. Ток проходит через лампы и конденсатор до тех пор, пока последний не зарядится. Вторая полуволна испытуемого источника тока вызывает уже во второй вторичной обмотке трансформатора э.д.с., складывающуюся с напряжением батареи,-зажигается другая пара ламп 3 vi 4 к через конденсатор 5 протекает ток в другом направлении. Токи через гальванометр 6, вызываемые каждым импульсом, определяются количеством электричества, протекающего за одну секунду, а так как количество электричества при каждом импульсе одно и то же
(Q CV, где С-постоянная емкость конденсатора, V- постоянно в этих условиях), то показания гальванометра определяются количеством импульсов, т. е. частотой испытуемого тока, вызывающего эти импульсы.
Более подробно схему действия предлагаемого устройства можно пояснить примером действия его в течение одного периода. Предположим, схема собрана из 1) кенотрона напряжением выше 180 вольт с расчетом у ламп иметь 180 вольт (колебание напряжения до+1 вольт), 2) четырех неоновых ламп с потенциалом зажигания 90 вольт и гестерезисом 3 вольта. Испытуемое напряжение после трансформации (напряжение на каждой из вторичных обмоток //1 и /Л) 8 вольт, колебание амплитуды до + 25%.
Конденсатор С выбирается такой емкости, чтобы зарядка происходила достаточно быстро, например 2 микрофарады. Из осциллограмм, изображенных на фиг. 2, видно, что в момент О (начало периода) лампы потушены и смещение недостаточно, чтобы их зажечь.
При повышении э.д.с. первой обмотки в цепи ламп 7 и 2 возникает добавочное смещение в 2 вольта, которое вызывает их зажигание (см. осциллограмму / при ). Ток неоновых ламп, проходя через конденсатор, вызывает растущую противо-э.д.с. конденсатора. Эта э.д.с. уменьшает смещение в цепи ламп / и 2 до гашения их. Гашение происходит при смещении, меньшем смещения зажигания, вследствие гистерезисных свойств ламп (гистерезис 3 вольта). С дальнейшим ростом напряжения лампы / и 2 вторично не зажигаются, так как смещение от заряда конденсатора уменьшает смещение в лампах 7 и 2, так что последние, даже при достижении напряжением максимума, находятся ниже смещения зажигания. Одновременно в цепи ламп 3-4 (см. осциллограмму //) с ростом э.д.с. обмотки 7/2 уменьшалось смещение в лампах 3-4, так как э.д.с. была направлена с начала рассматриваемого периода против основного напряжения, В момент времени „а, когда зарядился конденсатор от ламп 7 и 2, уменьшив смещение в них, во второй цепи (лампы 3, 4-обмотка Ih) смещение, наоборот, увеличилось, но не достигло смещения зажигания ламп; К моменту „Ь смещение достигнет его и лампы 3 к 4 зажгутся. При этом ток будет течь до тех пор, пока конденсатор не разрядится до нуля. Тогда, вследствие уменьшения смещения, произойдет гашение ламп 3 и 4. Так как напряжение обмотки 7/2 продолжает расти, они вновь зажгутся в начале второго полупериода (при Т с). Конденсатор зарядится, лампы потухнут, но смещение во второй цепи уменьшится настолько, что при максимуме второго полупериода лампы 3 и4 н& зажгутся. Заряд, сообщенный конденсатору в момент Т с, увеличит смещение в цепи ламп, не доведя их до зажигания. К концу второго полупериода они, благодаря росту напряжения и добавочному смещению конденсатора, зажгутся, а затем, когда конденсатор разрядится, потушатся.
Точно так же пройдут второй, третий периоды и т. д.
Каждая „порция электричества, набираемая конденсатором, зависит, как видно из примера, от величины гистерезиса ламп и емкости конденсатора и является для данного контура величиной постоянной. Количество зарядов зависит от количества импульсов, являющихся следствием частоты. Предлагаемая система может применяться в виду прямой зависимости показаний с количеством периодов при любых частотах путем шунтирования гальванометра.
В случае понижения или повышения напряжения кенотрона на один вольт (при феррорезонансных кенотронах это может иметь место) частотомер не меняет правильности показаний.
В случае колебаний амплитуды испытуемого напряжения до+ 25% (для данного примера вообще можно рассчитать цепь и на возможность больших колебаний) точность показания не должна меняться.
В случае перехода напряжения кенотрона или испытуемого напряжения за установленную границу гальванометр либо ничего не показывает, либо бьет в упор, но правильных показаний не воспроизводит. Путем включения реостата либо потенциометра можно установить нормальные показания. Возможно также
применение в схеме трансформатора 8 с перенасыщенным железом, так чтобы колебания амплитуды испытуемого напряжения мало сказывались на амплитуде во вторичных обмотках /Л /Д.
Этот же частотомер может быть использован для обратной генерации частоты путем поднятия напряжения кенотрона или замыканием накоротко гальванометра. Тогда ток проходит поочередно через лампы 7, 2 и 5, 4. Пройдя через одну пару, он зарядит конденсатор. Противоэлектродвижущая сила конденсатора уменьшит смещение до потухания ламп. Тогда ток проходит через другую пару и т. д. Проходя через обмотку /Д трансформатора 8 (проходя лампы 1 и 2), ток индуктирует в первичной обмотке / э.д.с. определенного направления, а в обмотке /4 Э.Д.С., направленную против основного направления кенотрона, которая задерживает зажигание ламп ,
Когда лампы 7и2 потухнут и ток пройдет через лампы 5 и -#, он пройдет через обмотку Ih, вызвав в первичной обмотке Э.Д.С., направленную против ранее возбужденной, а в обмотке /4 э.д.с., задерживающую зажигание ламп 7 и 2 и т. д.
Предмет изобретения.
Устройство для измерения частоты переменного тока с применением конденсатора, периодически заряжаемого от источника постоянного тока, а затем разряжаемого в цепь измерительного прибора с частотой измеряемого переменного тока, отличающееся применением четырех неоновых ламп, включенных по схеме мостика, в диагонали которого введены конденсатор и соответственно источник тока и измерительный прибор, а в две смежных ветви-две одинаковых, включенных навстречу, вторичных обмотки трансформатора, первичная обмотка которого предназначена для питания измеряемым переменным током с той целью, чтобы осуществить периодический заряд и разряд конденсатора путем зажигания (попарно) включенных в противоположные ветви ламп в том случае, когда полуволна переменного напряжения одной из обмоток повыщает постоянное напряжение до величины, необходимой для вспышки лампы.
Фиг 2
