Устройство для передачи телемеханической информации Советский патент 1976 года по МПК G08C19/12 

1

Изобретение относится к области телемеханики и может быть использовано на промышленных Пipeдпpиятияx, в энергетике, в городском хозяйстве, на транспорте.

Известны устройства для передачи телемеханической информации, содержащие схемы iC-генераторов тональных частот 1.

Недостаток схем LC-генераторов - трудность получения достаточно высокой стабильности в широком диапазоне температур (-40- +60°С). Это объясняется тем, что магнитные материалы, применяемые для сердечников катушек (альсиферы, ферриты), имеют высокий температурный коэффициент магнитной проницаемости. Большую температурную стабильность можно обеспечить в схемах С-генераторов.

Известны устройства для передачи телемеханической информации с использованием схемы С-генератора с двойным Т-образным мостом 2. Стабильность таких генераторов зависит от стабильности параметров элементов (резисторов и конденсаторов), входящих в двойной Т-образный мост, а также от входного и выходного сопротивлений усилителя. Это приводит к необходимости применять специальные высокостабильные резисторы и конденсаторы. Даже в этом случае стабильность известного / С-генератора с двойным Т-образным мостом не достаточно высока. В диапазоне температур -60 +60°С уход частоты составляет 1-3%.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее

инвертирующий усилитель, выход которого

через первый интегратор подключен к входу

второго интегратора, и каналы отрицательной

и положительной обратной связи 3.

Однако такое устройство не обладает высокой чувствительностью к изменениям параметров как активных, так и пассивных элементов схем.

Известные устройства выполнены на электронных лампах, что ограничивает их применение в аппаратуре телемеханики, так как устройства на лампах имеют большие габариты и низкую надежность, для их питания необходим сравнительно мощный источник питания высокого напряжения. При использоваНИИ известного устройства в виде генератора с усилителями на транзисторах стабильность частоты на выходе устройства оказывается недостаточно высокой. Уровень сигнала по напряжению в канале положительной обратной

связи в этой схеме не может быть меньше величины падения напряжения на диодах, которые предусмотрены для ограничения уровня сигнала обратной связи и включены параллельно входу инвертирующего усилителя. При

изменении температуры окружающей среды

порог ограничения сигнала изменяется вследствие изменения величины падения напряжения на диодах. Это изменение величины положительной обратной связи является основной причиной нестабильности частоты передаваемого сигнала. Особенно сильный уход частоты наблюдается в том случае, если транзисторы усилителей в устройстве из-за недостаточного ограничения уровня положительной обратной связи начинают работать в режиме, близком к насыщению. Нестабильность частоты в определенных условиях приводит к потере передаваемой информации.

Другое обстоятельство, ограничивающее возможность применения известных устройств в системах передачи телемеханической информации, - сложность манипуляции частоты передаваемого сигнала. Для осуществления манипуляции частоты в известном генераторе необходимо изменить на определенную величину сопротивления двух частотнозадающих резисторов. С этой целью обычно последовательно с частотнозадающими включают дополнительные резисторы, которые включают или выводят из работы путем шунтирования выходными транзисторами управляющих устройств.

В случае необходимости при манипуляции изменять частоту в сторону больших и в сторону меньших значений от заданной величины и управлять одновременно сопротивлением двух цепей в известном генераторе устройство для манипуляции частоты получается сложным и, следовательно, недостаточно надежным. Это приводит к снижению надежности передачи телемеханической информации.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности передачи телемеханической информации.

Это достигается тем, что в устройстве каналы отрицательной к положительной обратной связи содержат транзисторы, резисторы, диоды и конденсаторы. Первый канал отрицательной обратной связи вынолнен в виде последовательно соединенных первого и второго резисторов, одни концы которых подключены соответственно к входу и выходу инвертирующего усилителя, а другие объединены и через третий резистор соединены с коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к положительной клемме источника питаний. Второй канал отрицательной обратной связи имеет последовательно соединенные четвертый И пятый резисторы, одни концы которых подключены соответственно к входу инвертирующего усилителя и выходу второго интегр.атора, а другие концы объединены и через шестой резистор соединены с коллектором второго транзистора, эмиттер которого подключен к положительной клемме источника питания. Канал положительной обратной связи выполнен в виде двух конденсаторов, одни обкладки которых соединены соответственно через резистор с входом инвертирующего усилителя и непосредственно с выходом первого интегратора,

другие обкладки каждого конденсатора через соответствующий диод подключены к коллектору третьего транзистора и через седьмой резистор к отрицательной клемме источника питания. Эмиттер третьего транзистора соединен с положительной клеммой источника питания и соответственно через восьмой и девятый резистор подключен к анодам первого и второго диодов.

Принципиальная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство состоит из инвертирующего усилителя 1, к выходу которого подключен интегратор 2, а к выходу интегратора - другой интегратор 3. К входу инвертирующего усилителя 1 подключены каналы отрицательной обратной связи. Один из них соединяет выход усилителя 1 с его входом и выполнен в виде двух последовательно соединенных резисторов 4 и 5, к средней точке которых подключен резистор 6, соединенный с коллектором транзистора 7 и через резистор 8 с положительной клеммой источника питания. Другой канал отрицательной обратной связи соединяет выход интегратора 3 с входом усилителя 1 и состоит из последовательно соединенных резисторов 9 и 10, к средней точке которых подключен резистор 11, соединенный с коллектором транзистора 12 и через резистор 13 с положительной клеммой источника питания. Канал нелинейной положительной обратной связи содержит конденсатор 14, подключенный к выходу интегратора 2, который является выходом устройства. К д-ругому выводу конденсатора подключен анод диода 15, катод которого соединен с катодом второго диода 16, с коллектором транзистора 17 и резистором 18. Другой вывод резистора 18 подключен к отрицательной клемме источника питания, а анод диода 16 через конденсатор 19 и резистор 20 - к входу инвертирующего усилителя 1. Кроме того, аноды диодов 15 и 16 через резисторы 21 и 22 соединены с положительной клеммой источника нитания. Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии транзистор 17 открыт, диоды 15 и 16 в канале положительной обратной связи закрыты. Сигнал на выходе устройства отсутствует. При закрывании транзистора 17 диоды 15 и 16 открываются, на вход усилителя 1 поступает сигнал положительной обратной связи, а на выходе устройства возникают незатухающие синусоидальные колебания. Изменением сопротивления резистора 20 устанавливается необходимый уровень нелинейной положительной обратной связи. Настройка частоты обеспечивается одновременным изменением постоянной времени интеграторов 2 и 3. Плавную настройку частоты можно- проводить изменением сопротивления резисторов 5 и 10.

Манипуляция частоты осуществляется при подаче на один из входов устройства отрицательного сигнала. При этом открываются транзисторы 7 и 12 соответственно. При открываНИИ транзистора 12 шунтируется резистор 13 и на выходе устройства устанавливается частота /1 /о-А/. При открывании транзистора 7 шунтируется резистор 8, частота на выходе устройства равна /2 /о+А/.

Устройство дает возможность передавать телемеханическую информацию на частоте, которую можно задавать от десятых долей герца до десятков килогерц. Вынолнение положительной обратной связи с резкой отсечкой по максимуму в предлагаемом устройстве позволило значительно стабилизировать частоту передаваемого сигнала. Напряжение, которое поступает па вход усилителя, определяется ограничителем и не может быть больше заданного. В результате транзисторы усилителя не могут войти в режим насыщения, что благоприятно сказывается на стабильности частоты устройства.

В качестве инвертирующего усилителя и в интеграторах устройства могут быть применены стандартные усилители на МОП-транзисторах, имеющих большое входное сопротивление, последовательно с которыми для увеличения усиления включены усилительные каскады на биполярном транзисторе. При испытаниях устройства при температуре от +20 до +90°С уход частоты составил 0,1%. Простота манипуляции частоты и высокая ее стабильность в предлагаемом устройстве обеспечивают высокую надежность передачи телемеханической информации.

Формула изобретения

Устройство для передачи телемеханической информации, содержащее инвертирующий усилитель, выход которого через первый интегратор подключен к входу второго интегратора, и каналы отрицательной и положительной обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности передачи телемеханической информации, в устройстве каналы положительной и отрицательной обратной связи содерл ат транзисторы, резисторы, диоды и конденсаторы, причем первый канал отрицательной обратной связи выполнен в виде двух последовательно соединенных первого и

второго резисторов, одни концы которых под ключе ы соответственно к входу и выходу инвертирующего усилителя, а другие объединены и через третий резистор соединены с .коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к положительной клемме источника питания, второй канал отрицательной обратной связи выполнен в виде двух последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов, одни концы которых подключены соответственно к входу инвертирующего усилителя и выходу второго интегратора, а другие концы объединены и через шестой резистор соединены с коллектором второго транзистора, эмиттер которого подключен к положительной клемме источника питания, канал положительной обратной связи выполнен в виде двух конденсаторов, одни обкладки которых соединены соответственно через резистор

с входом инвертирующего усилителя и непосредственно с выходом первого интегратора, другие обкладки каждого конденсатора через соответствующий диод подключены к коллектору третьего транзистора и через седьмой резистор к отрицательной клемме источника питания, эмиттер третьего транзистора соединен с положительной клеммой источника питания и соответственно через восьмой и девятый резистор подключен к анодам первого и второго диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Бенешевич И. И. и др. Автоматизация и телемеханизация устройств энергоснабжения

электрических железных дорог. М., «Транспорт, 1968, с. 234, рис. 208.

2.Бенешевич И. И. и др. Автоматизация и телемеханизация устройств энергоснабжения электрических железных дорог. М., «Транспорт, 1968, с. 235, рис. 209.

3.Измерительный генератор инфрапизких частот типа 2Н4-1. Выпускной аттестат, техническое описание и инструкция по эксплуатации РСФСР Совета народного хозяйства

Ленинградского экономического административного района. Управление радиотехнической промышленности, 1959 (прототип).

„ SanijcK,: