Преобразователь отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов Советский патент 1974 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может найти применение в устройствах управления и регулирования мощных систем постоянного тока, а также при их сопряжении с вычислительными устройствами.

По основному авт. св. № 354563 известны преобразователи отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов, содержащие конденсатор, включенный в цепь одного из преобразуемых сигналов, и тиристор, который включен параллельно конденсатору через обмотку выходного трансформатора. Источник второго преобразуемого сигнала подключеп к конденсатору через диод и управляющий переход тиристора.

Однако в известных устройствах конденсатор включен непосредственно в цепь одного из входных сигналов, что снижает надежность преобразователей и вызывает пульсации напряжеиия в цепи входного сигнала.

С целью повышения надежности и снижения пульсаций в цепи входного сигнала в предлагаемый преобразователь дополнительно введены трансформатор, два резистора, тиристор с диодами в цепи управляющего электрода, интегрирующий и коммутирующий конденсаторы и пусковая цепь; причем резисторы, коммутирующий конденсатор и тиристоры соединены по схеме триггера, подключенного

2

к зажимам источника преобразуемого тока, интегрирующие конденсаторы включены в катодные цепи тиристоров и щунтпрованы вторичными обмотками трансформаторов, первичные обмотки которых соединены последовательно и включены в цепь входного сигнала, аноды диодов в цепях упра,вляющпх электродов тиристоров соединены с отрицательным зажимом источника другого сигнала, положительиый зажим которого соединен с отрицательным зажимом источника входного сигнала, а управляющий электрод одного из тиристоров соединен с выходом пусковой цепи, подключенной к зажимам нагрузки.

Па фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - вариаит схемы, при котором вторым преобразуемым сигналом является напряжение питания нагрузки (источника преобразуемого

тока).

Здесь источник преобразуемого тока (клеммы 1, 2) соединен через выключатель 3 с нагрузкой 4 через первичные обмотки 5 и 6 трансформаторов 7 и 8. Вторичные обмотки

9 и 10 трансформаторов соединены параллельно с интегрирующими конденсаторами 11 и 12 соответственно, которые включены в катодные цепи тиристоров 13 и 14. Тиристоры совместно с ограничительными резисторами

15 и 16, а также коммутирующим конденса тором 17 образуют триггер, подключенный по цепям пптания к общему источнику (клеммы 1 и 2). Тиристор 13 по управляющему входу подключен к выходной обмотке 18 трансформатора 19 пусковой цепи через вентиль 20 и резистор 21. Первичная обмотка 22 трансформатора 19 через конденсатор 23 подключена к выходу параметрического стабилизатора 24 и 25. Управляющие переходы тиристоров через диоды 26 и 27 соединены с отрицательным зажимом источника второго преобразуемого сигнала, положительный зажим которого соединен с отрицательным зажимом источника входного сигнала. Выходной сигнал преобразователя снимается с обмотки 30 трансформатора 7. Преобразователь работает следующим образом. В исходном состоянии, когда выключатель 3 разомкнут, сердечники трансформаторов 7 и 8 находятся в состоянии нулевого насыщения. Прп замыкании выключателя подается напряжение на первичную обмотку 22 пускового трансформатора 19, ток намагничивания которого протекает по цепи: клемма 1-резистор 24 - обмотка 22 - конденсатор 23 - обмотки 5 и 6 - клемма 2. При перемагничпвании сердечника этого трансформатора на его выходной обмотке 18 возникает импульс, который включает тиристор 13. В дальнейшем, после заряда конденсатора 23, благодаря наличию параметрического стабилизатора 24, 25 пусковая цепь на работу преобразователя не оказывает влияния. Включение тиристора 13 приводит к тому, что сердечник трансформатора 5 за счет ампервитков обмотки 9 удерживается в состоянии нулевого насыщения (в соответствии с обозначением начала и конца обмоток трансформаторов), а конденсатор 11-в разряженном состоянии за счет шунтирования этой обмоткой. В это время трансформатор 8 перемагничивается в состояние единичного насыщения током нагрузки. Благодаря выключенному состоянию тиристора 14 конденсатор 12 оказывается изолированным от цепей питания триггера и подключенным лишь к обмотке 10 трансформатора 8. Током вторичной обмотки 10 осуществляется заряд конденсатора. При малой коэрцитивной силе сердечника этого трансформатора напряжение на конденсаторе 12 изменяется практически по линейному закону jjI W: f , - емкость интегрирующего конденсатора 12; Wi и W2 - количество витков обмоток 6 и 10 соответственно; /н-преобразуемый ток; t- время заряда. В момент достижения напряжепием конденсатора 12 уровня входного сигнала t/вх, приложенного к клелтмам 28 и 29, тиристор 14 срабатывает и заканчивается полупериод преобразования, который согласно выражению (1) удовлетворяет равенству /; C|, 2 L.W, Включение тиристора 14 сопровождается выключением тиристора 13 за счет энергии коммутирующего конденсатора, при этом процессы включения и выключепня тиристоров не отличаются от процессов в обычном триггере. При выключении тиристора 13 начинается неремагничивание сердечника трансформатора 7 и заряд конденсатора 11 в течение второго полупериода. В это время сработавший тиристор 14 подключает обмотку 10 к источнику питання, поэтому сердечник трансформатора 8 перемагничивается в состояние нулевого насыщения и удерживается в этом состоянии до момента выключения тиристора 14. Коиденсатор 12 разряжается через обмотку 10 после перемагничивания трансформатора 8. По истечении второго полуиериода конденсатор 11 зарядится до напряжения и„х, тиристор 13 включается, тиристор 14 выключается, сердечник трансформатора 7 устанавливается в нулевое состояние насьпцения, конденсатор 11 разряжается, а сердечник трансформатора 8 начинает перемагничиваться в состояние единичного насыщения током нагрузки. В дальнейшем цикл работы преобразователя повторяется. В симметричном преобразователе полупериоды равны. Как следует из выражения (2), частота колебаний f - f/e. пропорциональна отношению преобразуемого тока к напряжению второго входного сигнала. При размыкании выключателя 3 схема автоматически устанавливается в исходное состояние. В этот момент один из тиристоров обязательно открыт, а другой - закрыт. Напряжение на коммзтирующем конденсаторе 17 (вне зависимости от его полярности) создает ток, протекающий по цепи: одна из обкладок этого конденсатора - открытый тиристор 14 или 13 - обмотка 9 или 10 -обмотки 6 и 5 - заряженный конденсатор 23 - обмотка 22 - резистор 24 - резистор 15 нли 16 - вторая обкладка конденсатора 17. Благодаря тому, что ток разряда конденсаторов 17 и 23 втекает в концы обмоток 6, 5 и 22 сердечники всех трех трансформаторов (7, 8 и 19) устанавливаются в исходное нулевое состояние. Ток разряда конденсаторов может протекать также и через нагрузку, если это является возможным и допустимым, а также может обеспечиваться лишь конденсатором 23, если в момент выключения напряжение на конденсаторе 17 равно нулю. Амплитуда пульсаций напряжения At/ на нагрузке определяется колебанием напряжения на обмотках 5 и 6 дг,г, J, АУ -f/B. т. е. уменьшена в WilW2 раз. Токи, протекающие через интегрирующие конденсаторы и тиристоры, могут также отличаться в деслтки и сотни раз по сравнению с током в цепи обмоток 5 и 6, так как ток во вторичной цепи трансформаторов 7 и 8 меньше первичного в такое же количество раз (Wz/Wi. Это позволяет использовать облегченные режимы тиристоров и конденсаторов и, следовательно, повысить надежность преобразователя. На схеме, приведенной на фиг. 2, дополнительно использован делитель входного напряжения на резисторах 31 и 32. Падение напряжения на резисторе 31 является питающим для триггера, а напряжение не резисторе 32 использовано для сравнения с напряжением на конденсаторах 11 и 12. Работоспособность преобразователей сохраняется до тех пор, пока полное время перемагннчивания сердечников трансформаторов 7 и 8 из нулевого в единичное состояние насыщения превышает время заряда конденсаторов 11 и 12 до напряжения t/вх. Предмет изобретения Преобразователь отношения двух электрических сигналов в частоту импульсов по авт. св. № 354563, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы и снижения пульсаций в цепи входного сигнала, в него дополнительно введены трансформатор, два резистора, тпристор с диодом в цепи управляющего электрода, интегрирующий и коммутирующий конденсаторы и пусковая цепь, причем резисторы, коммутирующий конденсатор и тиристоры соединены по схеме триггера, подключенного к зажимам источника преобразуемого тока, интегрирующие конденсаторы включены в катодные цепи тиристоров и шунтированы вторичными обмотками трансформаторов, первичные обмотки которых соединены последовательио и включены в цепь входного сигнала, аноды диодов в цепях управляющих электродов тиристоров соединены с отрицательным зажимом источника другого сигнала, положительный зажим которого соединен с отрицательным зажимом источннка входного сигнала, а управляющий электрод одного из тиристоров соединен с выходом пусковой цепи, подключенной к зажимам нагрузки.

g

/

0f

fus 2