Устройство для контроля частоты переменного тока Советский патент 1976 года по МПК C01R23/06 H02P5/06 

(S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОК А

тегрирующей цепи, состоящей из последовательно соединенных резистора 6 и конденсатора 7 и также подключенной к источнику постоянного напряжения 5,П1)еобразователь выделенной разности импульсов в постоянное напряжение, содержа1дий вторую иитегрирующую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 8 и конденсатора 9 и подключенную также к источнику постоянного напряжения 5, пороговый элемент 10, исполнительный злемент 11.

Выход формирователя 1 подключен через резистор 12 и Диод 13 к выходу первой интегрирующей цепи. Выход операционного усилителя 2 подключен чере диод 14 к выходу второй интегрирующей цепи. Вход порогового элемента 10 подключен также к выходу второй интегрирующей цепи, а выход его подключен к входу И9полнительного элемента 11. Источник переменного тока контролируемойистоты 15 подключен к входу формирователя 1.

На фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения. OL - напряжение на выходе формирователя 1,

5- напряже1ше на конденсаторе 7,

6- напряжение на конденсаторе 9,

г - напряжение на выходе порогового элемента 10 (J4 - на1тряжение на резисторе 4.

Ur,p - иапряжеш1е срабатывания порогового элемента 10.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 формирует из сигнала переме1шо го тока последовательность положительных импульсов, длительность которых однозначно связана с периодом колебаний контролируемой частоты. При отсутствии входного сигнала на выходе формирователя 1 имеется постоянный положительный выходной сигнал. При этом диод 13 закрыт, а конденсатор 7 заряжен до напряжения, больщего, чем на нижнем плече делителя, состоящего из резисторов 3 и 4. При этом операционный усилитель 2 находится в таком состоянии, что на его выходе имеется постоянный отрицательный сигнал, а диод 14 открыт и напряжение на конденсаторе 9 ниже, чем напряжение срабатывания порогового элемента 10.

При появлении входного сигнала переменного тока на выходе формирователя 1 появляется последовательность положительных импульсов. В промежутке между двумя положительными импульсами, когда сигнал на выходе формирователя 1 равен нулю, диод 13 открывается и конденсатор 7 разряжается практически до напряжения, близкого к нулю, поскольку сопротивление резистора 12 выбирается намного меньше, чем сопротивление резистора 6. При этом напряжение на конденсаторе 7 становится ниже чем на нижнем плече делителя напряжения - резисторе 4, и операционный усилитель 2 переключается в состояние, при котором на его выходе появляется положительный сигнал. Диод 14 закрывается и конденсатор 9 начинает заряжаться через резистор 8 от источ}1ика5.

При появлении на выходе формирователя 1 следующего положительного импульса закрывается диод 13 и конденсатор 7 начинает заряжаться от источника напряжения 5 через резистор 6.

Когда напряжение на конденсаторе 7 достигает величины, равной напряжению на нижнем плече делителя напряжения, т.е. на резисторе 4, операционный усилитель 2 переходит в состояние, при котором на его выходе появляется отрицательньш сигнал, диод 14 открьшается, и конденсатор 9 начинает разряжаться После окончания положительного импульса на выходе формирювателя 1 конденсатор 7 снова разряжается и операцион1п ш усилитель 2 переходит в состояние, при котором на его выходе появляется положительный сигнал. При этом диод 14 закрывается и конденсатор 9 снова начинает заряжаться.

Таким образом, отрицательный сигнал на выходе операционного усилителя 2 присутствует в течение промежутка времени, длительность которого равна разности между длительностью измеряемого импульса, т.е. положительного импульса на выходе формирователя 1 и эталонным временем, равным времени заряда конденсатора 7 до уровня напряжения, равного напряжению на нижнем плече делителя, состоящего из резисторов 3 и 4, т.е. на резисторе 4.

В течение времени, когда на выходе операционного усилителя 2 присутствует отрицательный сигнал, происходит разряд конденсатора 9, а в течение всего остального времени происходит заряд конденсатора 9. Таким образом, среднее значение напря жения на ко1щенсаторе 9 определяется длительностью отрезка времени, в течение которого на выходе операционного усилителя 2 присутствует отрицательньш сигнал, а указанная длительность, в свою очередь, определяется длительностью измеряемого импульса, т.е. частотой переменного тока.

При определенном значении контролируемой частоты переменного тока напряжение на конденсаторе 9 становится достаточным Для срабатывания порогового злемента 10,которьш выдает (жгнал на исполнительный элемент 11, осуществляющий необходимые операции по сигнализации и защите.

Формула изобретения

Устройство для контроля частоты переменного тока, содержащее формирователь входного сигнала, блок для формирования импульсов с эталонной длительностью и выделения разности по длительности между измеряемым и эталонным импульсами, преобразователь этой разности импульсов в постоянное напря}|кние, пороговый и исполнительный элементы, отличающееся тем, что, с целью повьпцения точности в щироком температурном диапазоне, упрощения устройства, уменьщениямассы и габаритов, блок для формирования импульсов с эталонной длительностью и выделения разности между эталошсым и измеряемым импульсами вьшолнен в виде операционного усшштеля с дифференциальным входом, один из входов которого соед|ншн со юдней точкой резистивного делителя, подклютешюго кнсточШосу постоянного напряжения, а второй вход соединен с выходом первой интегрирующей цепи, также подключенной к источнику постоянного напряжения,

причем выход первой ишегрнрующей цепи через ра делительный диод и балластный резистор подклкь чен к выходу формирователя входного сигнала, а выход операционного уошителя через диод соедине с выходом второй инте1рирующей цепи, подключен HcS к источнику постоянного напряжения.

V