Предлагаемое изобретение касается передачи на расстояние показаний измерительных приборов и основано на применении способа измерения сдвига фаз между двумя напряжениями по авторскому свидетельству № 45352. Этот способ заключается в том, что, с целью получения тока, длительность которого в периоде зависит от сдвига фаз, исследуемые напряжения выпрямляют, складывают и падением напряжения от суммарного тока воздействуют на сетку электронной лампы, определяя сдвиг фаз по среднему значению анодного тока.
Если сдвиг фаз между двумя напряжениями с помощью какого-либо приспособления сделать зависимым от величины, значения которой подлежат передаче на расстояние, то с помощью указанного способа можно получить ток, среднее значение которого функционально связано с измеряемой величиной, и передать его по линии связи в приемный пункт. Поскольку этот ток является анодным током электронной лампы, величина его зависит также от анодного напряжения, обычно подверженного некоторым колебаниям. Можно было бы для устранения влияний этих колебаний в качестве измерительного прибора применить логометр, вторую рамку
которого, снабженную добавочным сопротивлением, питать непосредственно от анодной батареи. Однако, при таком включении компенсация колебаний анодного напряжения была бы неполной, так как внутреннее сопротивление электронной лампы не является величиной постоянной, завися от анодного напряжения.
Согласно изобретению, вместо постоянного добавочного сопротивления в цепь второй рамки логометра включена электронная лампа, имеющая характеристику, сходную с характеристикой электронной лампы в передаточном пункте, и включенная на то же анодное напряжение. Благодаря такому включению изменения анодного напряжения будут вызывать изменения токов в рамках логометра в одинаковом отношении, не влияя на показания логометра.
На фиг. 1 чертежа приведена общая схемаустройства; фиг. 2 поясняет часть устройства, служащую для измерения сдвига фаз, а на фиг. 3 приведены результаты экспериментальной проверки.
Все устройство можно рассматривать в виде трех различных по своему назначению частей.
Первая часть состоит из датчика S (фиг. 1) и устройства типа фазорегулятора Гейгера, состоящего из двух равиых сопротивлений г и г, емкости С и реостата R. Как известно, при изменении сопротивления R изменяется и сдвг фаз между напряжением, приложенным к сопротивлению ,,, и напряжением е. Вторая часть устройства состоит из двух анодного выпрямителя 5, сопротивления и лампы Лх и служит для создания тока, продолжительность которого в периоде линейно связана со сдвигом фаз. Для этой цели каждое из напряжений е- и e-i выпрямляется, и суммарный вьшрямленный ток пропускается по общему сопротивлению /. При совпадении фаз суммарный ток длится полпериода. При сдвиге фаз в 180° положительные полуволны сдвинуты на 180°, поэтому каждое напряжение создает ток, отстающий от другого на 180, и по сопротивлению R ток будет проходить весь период. При некотором сдвиге фаз суммарный ток продолжается время 1V -) Проходя по сопротивлению /, этот ток создает совпадающее с ним по фазе падение напряжения. Выпрямители и сопротивления могут быть также взяты отдельными для каждого напряжения, как это показано на фиг. 2. Общее напряжение на сопротивлении или сумма падений напряжений от выпрямленных токов, проходящих по сопротивлениям г и г, приложено к сетке электронной лампы Л. При отсутствии напряжения на сетке анодный ток является функцией только анодного напряжения. При насыщении лампы он зависит также от температуры катода. Выбрав анодное напряжение значительно меньшим, чем нужно для насыщения, и поддерживая его величину постоянной, можно получить постоянный по величине анодный ток, не зависящий в щироких пределах от изменения температуры катода. В таком режиме и работает лампа Л. К сетке ее приложено напряжение, продолжительность которого в периоде линейно связана с углом сдвига фаз. Если в виде первого приближения считать, нтр при незначительном отрицатальном напряжении на сетке лампы Л- анодный ток становится равным нулю, он будет проходить только то время, когда отсутствует напряжение на сетке. Это соответствует времени . r-. I(l-)(2) Среднее значение анодного тока JL) где/-частота, г -величина анодного тока при отсутствии напряжения на сетке. Он имеет максимум при О и равен нулю при сдвиге фаз 180 На фиг. 3 приведены кривые зависимости силы анодного тока от угла сдвига фаз, экспериментально полученные по описываемой схеме. По оси абсцисс отложены в электрических градусах углы поворота индукционного фазорегулятора, а по оси ординат-сила анодного тока, измеренная магнитоэлектрическим прибором. Выпрямителями служили лампы К2Т, в качестве лампы Л была применена лампа типа СО-124. Как видно из фиг. 3, экспериментальные данные полностью подтверждают изложенные положения. . Следует, однако, учесть то, что приложенное к сетке напряжение не сразу запирает лампу. Когда к сетке приложено напряжение выпрямленной синусоиды, запирание лампы происходит при угле о arc sm где атдх - максимальное напряжение на аноде, Е max амплитуда напряжения на и J, -- коэфициент усиления лампы. Значение этого утла можно уменьщить, увеличивая амплитуду напряжения на сетке и коэфициент усиления лампы. Первая ограничена изоляцией нить-сетка, а второй-упругостью сетки и нити, которые при колебаниях могут
коснуться друг друга. Все же- к сетке обычных электронных ламп радиоприемного типа можно прикладывать напряжение, равное 0,5-1,5 величины нормального для них анодного, напряжения; их коэфициент усиления достигает 500.
При сеточном напряжении, равном анодному, и коэфициенте усиления 100, угол, при котором запирается лампа, равен
8 arc sin (1 0,010) 34;
т. е. 34 угловым минутам.
В действительности напряжение, дейотвующее на сетку, может и не быть синусоидальной функцией времени, особенно, если учесть криволинейную часть вольт-амперной характеристики выпрямителя, но при больших значениях этого напряжения, по сравнению с эквивалентным анодным, всегда можно с большой точностью считать сеточное напряжение линейной функцией времени вблизи прохождения кривой через нуль и учесть уменьшение угла наклона некоторым коэфициентом. Этот коэфициент можно вычислить, исходя из формы кривой напряжения и показателя степени вольтамперной характеристики электронного выпрямителя, равного /2, или, что проще, определить при градуировке.
Изменение амплитуд напряжений, между которыми определяется сдвиг фаз, вызывает изменение угла §. Например, одновременное изменение величины амплитуд на 4; вызывает изменение о также на + 50%. Если одна амплитуда увеличилась, а другая уменьшилась на одну и ту же величину, то погрешность равна нулю. На практике, при постоянном анодном напряженки, влияние изменения амплитуд сравниваемых напряжений можно свести к весьма малой угловой погрешности.
Третья часть схемы, представляющая отсчетное приспособление, и является предметом авторского свидетельства. Для устранения влияния колебаний анодного напряжения параллельно основной управляемой лампе включена другая такая же-лампа. В качестве измерительного прибора в этом случае применен магнитоэлектрический логометр.
Как известно, угол отклоненя логометра является функци1ей отношения токов в рамках, т. е.
-Ш
а так как
г - - (
--ту--}
4 а.
то
сП (Т-2Т/
т. е. показания прибора не будут зависеть от анодного напряжения.
Таким образом, в описываемом устройстве отклонение датчика преобразуется в соответствующий сдвиг фаз между двумя переменными напряжениями; .далее этот сдвиг фаз преобразуется в постоянный ток, функционально с ним свя занный. Приемный прибор может быть расположен на значительном расстоянии от датчика.
Изменение сдвига фаз в соответствии с положением датчика может производиться не только с помощью искусственных фазорегуляторов, как например схема Гейгера. В некоторых случаях возможно также применить фазорегуляторы с вращающимся магнитным полем. Необходимо, однако, отметить, что в данном устройстве со сравнительно малым потреблением энергии можно с успехом применять искусственные схемы.
В некоторых случаях, при передаче сигналов на очень большое расстояние, можно ввести добавочную усилительную лампу.
Предмет изобретения.
Устройство для телеметрии, основанное на преобразовании измеряемой величины в сдвиг фаз между двумя переменными напряжениями способом по авторскому свидетельству № 45352 в импульсы тока, продолжительность которых в течение периода является линейной функцией сдвига фаз, с примененчем на приемной стороне магнитоэлектрического логометра, отличающееся тем, что, с целью компенсации колебаний анодного напряжения электронной лампы передатчика, анодный ток которой проходит по одной из рамок
логометра, в цепь второй рамки логометра, питаемой от того же напряжения, введена вторая электронная лампа со сходной характеристикой и с постоянным напряжением ка сетке.
о 180° 0° 180 О 0° сдВиеа (раз
Фиг.г
f.
