Преобразователь постоянного тока в частоту Советский патент 1975 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования значения постоянного тока в частоту переменного напрял ения.

Известен преобразователь постоянного тока в частоту, содержащий два трансформатора с первичной и вторичной обмотками каждый, два нагрузочных резистора, четыре управляемых ключа, два ограничителя тока и две цепи управлепия с одним входом и двумя выходами каждая.

С целью расширения диапазона значений преобразуемого тока и упрощения конструкции в предлагаемом преобразователе вторичные обмотки обоих трансформаторов одноименными выводами подсоединены к общему проводу схемы, другой вывод каж.дой из вторичных обмоток подключен через последовательно соединенные нагрузочный резистор и первый управляемый ключ к общему проводу схемы, через последовательно соединенные ограничитель тока и второй управляемый ключ-к источнику на нряжения, а также неиосредственио ко входу цепи управления, один выход которой подключен к управляющему входу первого ключа, соединенного со вторичной обмоткой первого трансформатора, а другой выход - к управляющему входу второго ключа, соединенного со вторичной обмоткой второго трансформатора.

На фнг. I показанл нрщщиппальная схема предлагаемого преобразователя; на . 2 - диаграммы, характеризующие состояние сердечника трансформаторов.

Преобразователь выполнен в виде двух ндентич ных чг.стей, каждая из которых состоит из трансформатора, нагрузочного резистора, ограничителя тока, цепн управления и двух ключей. Трансформаторы изготовлены на сердечннках / и 2 из высококачественного пермаллоя, л елательно с прямоугольной петлей гистерезиса. На сердечннках размещены первичные обмотки 3 4, соединенные последовательно, и вторичные обмотки 5 и 6. Вторичные обмотки трансформаторов одноименными выводами соединены с общи.м проводом схемы.

Ко вторым выводам вторичиых обмоток 5 и б обоих трансформаторов подключены нагрузочные резисторы 7 и 8, ограиичители тока 9 и W и цепи управления // и 12 соответственно.

Вторыми концами нагрузочные резисторы 7 и 8 подключены через ключи 13 и 4 к общему (нулевому) проводу, а ограничители тока 9 и 10 подсоединены через ключи /5 и 16 к плюсовой шине источника нанряжения+1/. Управляющие входы ключей 16 и 13 подключены через цепь управлення 11 к обмотке 5, а входы ключей /5 и 14 соответственно через

иепь управления 12 к обмотке 6. Ключи 6 и 13 или 15 и 14 приводятся в идентичиое состояние одновремеппо.

Работа преобразователя происходит следующим образом.

При пропускании но обмоткам 3 4 преобразуемого постоянного тока сердечники трансформаторов намагничиваются до состояния глубокого насыщения. На фиг. 2, а и 2, 5 это состояние .характеризуется точками в и г.

При включении тока скачком на отмеченных точками концах вторичных обмоток индуктируется отрицательное напряжение, которое стремится перевести в проводящее состояние все ключи. Однако в силу неизбежной неидентичностн двух половин схемы, действие одной из них, например левой, оказывается преобладающим. В этом случае одновременно замыкаются ключи 13 и 16. Обмотка 5 при этом замыкается на резистор 7, а об.мотка 6 подключается через ограничитель тока 10 к источнику напрял ения +.11. -В связи с тем, что потери напряжения на ограничителе 10 в этот момент весьма малы, на отмеченном точкой конде об.мотки 6 появляется положительное напряжение, которое размыкает через цепь управления 12 ключи 14 и 15. Рассмотренное переключение происходит одновременно и практически мгновенно.

11ндукция в обоих сердечниках до подачи преобразуемого тока ра-вла - В,, (фиг. 2, а). Дальнейщий процесс развивается следующим образо.м. Сердечник / неремагничивается под действием поля, создаваемого преобразуемы.м током, в направлении, указанном на фиг. 2, а стрелкой. При этом в обмотке 5 протекает ток, создающий в силу известны.к соотнощений на резисторе 7 напряжение, нропорциопальное току t|. В обмотке 6 протекает ток, обеспечивающий в сердечнике 2 противоположную намагниченность. Значение этого тока ограничивается ограничителем 10 на таком уровне, при котором напряженность результирующего поля в сердечннке 2 соответствует достаточно глубокому отрицательному насыщению сердечника. Па фиг. 2,6 это состояние отмечено точкой д. Этот процесс продолжается до тех пор, пака индукция в сердечнике / пе достигнет уровня, соответствующего пологому участку петли гистерезиса.

При насыщении сердечннка / отрицательное (по отнощению к общему проводу) иапряже 1ие на резисторе 7 резко падает и вызывает размыкание ключей 13 и 16. Сердечник 2 под действием поля преобразуемого тока перемагничивается по петле в направлении точки г на фиг. 2, б, на отмеченном точкой конце обмотки 6 индуктируется отрицательное напряжение, открывающее ключи 14 и 15. Вторичная об.мотка 6 замыкается на резистор 8, а обмотка 5 подключается через ограничитель 5 и ключ 15 к источнику напряжения +/7 и приобретает положительный потенциал, благодаря чему размыкаются ключи У5 и 16. Сердечник 2 при этом перемагиичивается в состояние г (фиг. 2,6), а сердечни к 1 - в состояние е (фит. 2, а), причем перемагничивание сердечника / осуществляется со скоростью, пропорциональной напряжению

Значение этого нанряжения выбрано таким, что время перемагничивания сердечников нод действием этого натфяжения (подготовительный этап) меньше времени их :теремагничива«ия иод действием поля преобразуемого тока. Последнее определяется значением нагрузочны.х резисторов 5 и 7.

Зависимость частоты преобразователя от измеряемого тока приближещю выражается формулой

iia.. 4;:Ф:

где , - числа витков обмоток, соответственно, 3 и 5; Фз - зпаченне потока насыщения сердечника трансформатора; - су.ммарное сопротивление во вторичной об.мотке трансфор.матора; /о - не зависящая от измеряемого тока постоянная, которая определяется в основном значением параметров петли гистерезиса.

Предмет изобретения

Преобразователь постоянного тока в частоту, содержащий два трансформатора с первичной и вторичной обмотками каждый, два нагрузочных резистора, четыре управляемых

ключа, ограничители тока и две цени управления с одним входом и двумя выходами каждая, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона значений преобразуемого тока и упрощения конструкции, в нем вторичные обмотки обоих трансформаторов одпоимениы.ми выводами подсоединены к общему проводу схемы, другой вывод каждой из вторичных обмоток подключен через последовательно соединенные нагрузочный резистор и

первый управляемый ключ к общему проводу схемы, через последовательно соединенные ограничитель тока и второй управляемый ключ - к источнику нанряжения, а также непосредственно ко входу цепи управления, один

выход которой подключен к управляющему входу первого ключа, соединенного со вторичной обмоткой первого трансформатора, а другой выход - к упра1вляюще.му 1входу второго ключа, соединенного со вторичной обмоткой второго трансформатора.

-В,

в

-а-,