Импульсный конденсаторный частотомер Советский патент 1976 года по МПК G01R23/06 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения частоты и скорости вращения различных агрегатов.

Известен частотомер, содержащий формирователь импульсов, дозирующий конденсатор, вьтрямительный мост, операционный усилитель.

Этот частотомер имеет недостаточно высокую точность измерения, т. к. вьгарямленне измеряемого сигнала, а также его формирование производится с помощью полупроводниковых диодов, имеющих значительный температурный дрейф.

Известен также частотомер, содержащий ограничитель входного сигнаша, входной трансформатор, соединенный с переключателем заряда-разряда дозирующего конденсатора, вьшолненным на двух транзисторах, сглаживающий фильтр и усилитель постоян- ного тока.

Такой частотомер также имеет недостаточно высокую точность измерения, так как транзистор для управления переключателем имеет значительный температурный дрейф.

Цель изобретения - повысить точность измерения.

Это достигается тем, что переключатель заряда-разряда дозирующего конденсатора выполнен на двух ключевых схемах с двумя транзисторами одной проводимости, коллекторы транзисторов первой ключевой схемы подключены к одной обкладке дозирующего конденсатора, эмиттеры подключены через резисторы к шинам источника питания, базы их соединены с первой обмоткой входного трансформатора, вторая обмотка которого соединена с выходом ограничителя входного сигнала, третья обмотка входного трансформатора подключена к базам двух транзисторов второй ключевой схемы, коллекторы которых соединены с другой обкладкой дозирующего конденсатора, эмиттер одного из них подключен к шине источника питания, а эмиттер другого через резистор сглаживающего фильтра - к входу операционного усилителя постоянного тока.

На фиг. 1 показана схема импульсного конденсаторного частотомера; на фиг. 2 приведены времекные диаграммы нагфяже™ НИИ в схеме. Импульсный конденсатсфный частотомер содоржит переключатель .1 -заряда-разряда и догюлнительный переключатель 2 заряда-разряда дозирующего конденсатора 3, вы-полненные на транзисторах 4, 5, 6, 7 и резисторах 8, 9, трансформатор 10 с обмотками 11, 12, 13, ограничитель 14 входного сигнала, сгпаживаюпдую RC-депь на резисторе 15 и конденсаторе 16, one-рационньп усилитель 17, источник 18 питания, Частотомер работает следующим образом. На вход ограничителя 14 поступает синусоидальный сигнал (например, от таходат чика). Стабилизированные по амплитуде пря моугольные импульсы с выхода ограничителя 14 поступают на первичную обмотку трансформатора Ю, Со вторичной обмотки 12 прямоугольные импульсы через токоограничивающий резистор поступают на базы транзисторов 4, 5 переключателя заряда- -разряда дозирующего конденсатора 3, а с обмотки 13 на базы транзисторов б, 7 дополнительного переключателя 2 заряда- разряда дозирующего конденсатора 3. Прямоугольные напряжения на базах тра зисторов 4, 7 и 5, 6 находятся в одной сразо. Таким образом, в один и тот же момент могут быть, например, открыты транзисторы 4, 7 и закрыты транзисторы 5, 6 и наоборот (фиг, 2а). При наличии на базах транзисторов 4, 7 , например, положительной поляргюсти, а на базах транзисторов 5, 6 отрицательной полярности, транзисторы 4, 7 переключателей 1 и 2 открыты т. е. находятся в области насыщения, а транзисторы 5, 6 переключателей 1 и 2 закрыты, т, е, находятся в области отсечки, при это происходит заряд конденсатора 3 и конденсатора 16. Конденсаторы 3, 16 заряжаются по цепи: одна обкладка конденсатора 3, коллектор-эмиттер транзистора 4, зарядный резистор 8, шина источника питания 18 с напряжением Е,( например, плюсовая), корпус, минусовая обкладка конденсатора 16, эмиттер-коллектор транзистора 7, другая обкладка конденсатора 3, В следующие моменты времени, когда на базах транзисторов 4, 7 будут импульсы отрицательной полярности, а на базах транзисторов 5, 6 будут импульсы положительной полярности, транзисторы 4, 7 будут закрыты, т . е. находиться в области отсечки, а транзисторы 5, 6 - открыты, т, е, находиться в области насыщения, при этом будет происходить разряд конденса- торов 3 и 16, Конденсатор 3 разрях ается по цепи: одKf: обкладка конденсатора 3.. / еляек-гор-э&тергер тра;Ез:зиотора 5, разрядный р&застор 9, э.Ж1тер-коллектор транзистора 6„ мругая обЮ:чд(:а конденсатора 3,. резисто-ра 9 выбирается так, чтобы время разряда конденсатора 3 было меньще времени его заряда,, Одновременно происходит медленный разряд кондесатора 16 через резистор 15 и .аход усилителя 17 (фиг„ 26). Так как время разряда конденсатора 16 много больше максимального периода измеряемых колеба НИИ, то заметного изменения напряжения на конденсаторе 16 не происходит, т. е, пульсации его напряжения малы Это напряжение усиливается усилителем 17 и посTjTiaeT на нагрузку. Неуправляемые токи транзисторов 4 и 5 переключателя 1 и транзисторов 6, 7 дополнительного переключателя 2 протекают в противоположных направлениях и компенсируют друг друга во всем диапазоне рабочих температур, так как транзисторы 4, 5 переключателя 1 и транзисторы 6, 7 дополнительного переключателя 2 вьшол- нены на одном кристалле, что дает воз можность получить пару транзисторов с одинаковыми характеристиками, как это было показано выше. Применение дополнительного переключателя 2 на транзисторах одной проводимости позволило разделить цепи разряда конденсаторов 3 и 16 без использования диодов, имеющих значительньй температурный дрейф. Формула изобре -тения Импульсный конденсаторный частотомер, содержащий ограничитель входного сигнала, входной трансформатор, соединенный с переключателем заряда-разряда дозирующего онденсатора, выполненным на двух транзиоторах, сглаживающий фютьтр и усилитель остоянного тока, отличающийся ем, что, с целью повьпиения точности измерения, переключатель заряда разряда доирующего конденсатора выполнен на двух люче-вых схемах с двумя транзисторами одной проводимости, коллекторы транзистоов первой ключевой схемы подключены к дной обкладке дозирующего конденсатора, миттеры подключены через резисторы к инам источника питания, базы из соедийены с первой обмоткой входного трансформатора, вторая обмотка которого соединена с выходом ограничителя входного сигнала, третья обмотка входного трансформагора подключена к базам двух тр шзисторов второй ключевой схемы, коллекторы

которьк соединены с другой обкладкой до- зирующех- о конденсатора, эмиттер одного из них подключен к шине источника питания, а змиттер другого через резистор сглаживающего фильтра - к входу усилителя постоянного тока.