Время-импульсное устройство телемеханики Советский патент 1980 года по МПК G08C19/22 

1

Изобретение относится к системам передачи электрических сигналов, в частности к время-импульсным устройствам телемеханики, предназначенным для использования в телемеханике и раддиотелеметрии,

Известны время-импульсные устройства телемеханики с пропорциональным преобразованием входной измеряемой величины в длительность прямоугольных импульсов в передатчиках и с пропорциональным преобразованием длительности прямоугольных импульсов в напряжение в приемниках 1.

Наиболее близким по технической сущности к данным является время-импульсное устройство талемеханики, содержащее датчик, генератор синусоидального напряжения, выход которого подключен к первому входу первого функционального преобразователя, выходной формирователь, входной формирователь, выход которого соединен со входом второго функционального преобразователя 2 ,

К этим устройствам относится устройство с экспоненциальными преобразователями, где в передатчике измеряемое сопротивление R потенциометрического датчика преобразуется в длительность Ту прямоугольного импульса звуковой частоты по закону

,а

R,

где R,, Rrj - известные сопротивления; С - известная емкость

10 HI - измеряемое (неизвестное) сопротивление потенцйо- метрического датчика; TI - длительность импуль.са на выходе передатчика. 15 В приемнике длительность прямэугольного импульса звуковой части преобразуется в напряжение (которое измеряется прибором) по закону

20

где R, г известные сопротивле25ния, в передатчике; С - известная емкость; Rf - измеряемое (неизвестное) сопротивление датчика;UT, Цйад - известные напряжения;

30 Ug - выходное напряжение в приемнике, которое и измеряется прибором. Таким образом, между измеряемом сопротивлением R, датчика и выходным напряжением Uj. , которое подается на показывающий прибор сохраняется линейная зависимость, а нгшичие нелинейного промежуточного преобразования, т.е. логарифмической зависимости между входным и выходным сигналами в передатчике повышает помехоустойчивость устройства. К недостаткам устройств следует отнести применение контактного потен диометричёского датчика (замена его на датчик., работгиощий с выходным напряжением требует введения дополнительных элементов, что усложняет схему) и наличие генератора прямоугольных импульсов. Цель изобретения - получение воз.можности работы передатчика устройства с датчиками с выходным напряжением и применение простого генератор синусоидальных колебаний, а также применение наиболее простых элементов и уменьшение их количества во всем устройстве. Указанная цель достигается тем, что в устройство введена дифференцирующая цепочка, вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, а выход - со вхо дом выходного формирователя, второй йход первого функционсшьного преобразователя подключен к выходу датчика, первый функциональный преобразователь содержит два диода и резистор подключенный к точке соединения катодов диодов, анод первого диода является первым входом первого функционального преобразователя, анод второго диода - его выходом и вторым входом одновременно, В передатчике предлагаемого устройства измеряемое напряжение датчиj 3 преобразуется в длительностьи прямоугольного импульса по закону arc6inUbx/Uo, где Ujiijj - неизвестное измеряемое напряжение, подаваемое с дат чика на передатчик Uo - известная амплитуда синусо идального напряжения, полу чаемого от генератора сину соидальных колебаний; Т - период синусоидального напряжения;It - постоянная; t - длительность прямоугольного импульса на выходе пере датчика. В приемнике предлагаемого устройства длительность f прямоугольного импульса преобразуется в амплитуду быхсинусоидальных колебаний по закону 2Uo tCT auu rZ« т , . Ubjto 7l-H-wi S U T-известная амплитуда нап1 яжения прямоугольного импульса от передатчика; -постоянная; - период синусоидального напряжения в генераторе и одновременно период повторения прямоугольных информационных импульсов в линии связи; -известная амплитуда синусоидального напряжения в генераторе;измеряемое напряжение датчика (входное для передатчика) ; амплитуда выходного синусоидального напряжения приемника, которая измеряется аналоговым прибором (вольтметром. На фиг,1 представлена схема передатчика предлагаемого время-импульсного устройства на фиг.2 - схема приемника предлагаемого устройства; на фиг.З - зависимости напряжений от времени в разных точках устройства, Время-импульсное устройство содержит передатчик и приемник. Передатчик состоит из генератора 1синусоидальных колебаний (вместо этого генератора напряжение можно взять от сети синусоидального тока), первого Функционального преобразователя (двустороннего диодного ограничителя с переменным верхним уровнем ограничения) 2, дифференцирующей цепочки 3 и нлходного фор№1рователя 4, Приемник устройства состоит из входного формирователя 5 с фиксированным уровнем выходных импульсов и второго функционального преобразователя (резон ансного контура) 6, к выходу которого подключается измерительный прибор. Двусторонний диодный ограничитель 2состоит из двух диодов 7 и 8 и резистора 9, На ограничитель 2 подается синусоидальное напряжение 10 с амплитудой U от генератора 1. Нижний уровень у огрёшичителя 2 фиксирован и равен О при идеальном диоде, т.е. фактически происходит выпрямление, а верхний уровень огргшичителя 2 зависит от напряжения датчика Ццоно является по сути дела переменным смещением Получаемое после ограничителя 2 напряжение имеет вид 11. Напряжение 11 изменяется за время по синусоиде до значения L), т.е.

Ug,U Sin2rvT/T

или наоборот т

-T.arcsmUj,/Uo,

rfleiUjj - неизвестное .измеряемое напряжение, подаваемое с датчика на передатчик; U - известная амплитуда синусоидального напряжения, получаемого от генератора; Т - период синусоидального напряжения;ft - постоянная; t - длительность (т.е. время), за которое напряжение возрастает по синусоиде. Напряжение 11 подается затем на дифференцирующую цепочку 3, например КС-цепь, После дифференцирования в цепочке 3 напряжение имеет вид импульсов 12, их длительность равна и зависит от уровня ограничения по последней приведенной выше формуле, Двухполярные импульсы 12 подаются на вход обычного бесконтактного ключа - формирователя 4, реагирующего только на положительные импульсзы 12. С выхода ключа - формировтеля 4 гфямоугольные импульсы 13 той же длительности Т поступают по линии в приемник на ключ - формирователь 5 Длительность l не может быть больше значения Т/4,

С выхода ключа 5 импульсы, той же формы и длительности t, с амплитудой U подаются на резонансный контур (частотный избиратель) 6, который настроен на частоту второй гармоники спектра последовательности прямоугольных импульсов их длительность изменяется, а период повторения постоянен.Амплитуда Ubbix второй гармоники зависит от длительности t последовательности прямоугольных импульсов 13 постоянной амплитуды Uy и с постоянным периодом Т по закону

,, 2Uu lltT

где UK. известная амплитуда напряжения прямоугольных импульсов от передатчика;

постоянная;

Т

период повторения импульсов он же одновременно и период синусоидального напряжения в генераторе 1;

t изменяющаяся длительность прямоугольных импульсов 13. Это синусоидальное напряжение с амплитудой Uj)( и постоянной частотой второй гармоники и подается на измерительный прибор. Он может измерять действующее значение синусоидального напряжения, которое пропорционально амплитуде Uj.,, при необходимости

Перед прибором можно поставить обыч.ный усилитель для усиления напряжения с амплитудой UbwxТаким образом, для всего устройства (с учетом последних двух формул) получаем пропорциональную зависимость

от входного выходного напряжения Uftx по формуле

Uu bwy-itUo bX )

0

где Uy - известная амплитуда напряжё ния прямоугольных импульсов после ключа-формирователя 5; DO - известная амплитуда синусоидального напряжения, получа5емого от генератора 1 синусоидальных колебаний; Ug,) - из «кряемое напряжение датчика, подаваемое на передатчик;

0

Ug,,- амплитуда переменного синусоидального напряжения, подаваемого с резонансного контура на измерительный прибор.

В предлагаемом устройстве приме5нено промежуточное тригонометрическое преобразование, что дает большую помехоустойчивость по сравнению с устройствами с пропорциональными преобразователями.

0

Устройство работает с датчиком с выходным напряжением, но можно применить и параметрический (потенциометрический) датчик. В этом устройстве применено наименьшее количест5во элементов.

Формула изобретения

1.Время-импульсное устройство телемеханики, содержащее .датчик, гене ратор синусоидального- напряжения, выход которого подключен к первому входу первого функционального преобразователя, выходной формирователь, входной формирователь, выход которого соединен со входом второго функ- ционального преобразователя, о т личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож- ностей и упрощения устройства, в не-го введена дифференцирующая цепочка, вход которой соединен с выходом первого функционального преобразователя, а выход - со входом выходного формирователя, второй вход первого функционального преобразователя подключен

к выходу датчика.

2,Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый функциональный преобразователь содержит два диода и резистор, подключенный

к точке соединения катодов диодов, анод первого диода является первым входом первого функциональногс преобразователя, анод второго лиода -его выходом и вторым входом одновременно. Источники информации/ фйнятые вовнимание при экспертизе 8 1.Фремке Л,В. Телеизмерение.М., Высшая школа, 1975, с.131-158г 2.Ильин В.А. Телеуправление и телеизмерения, М., Энергия, 1974, с. 201 - 213 (прототип).

Фиг.1