Функциональный преобразователь формы колебаний Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и электротехники и может найти применение в генераторах периодических сигналов специальной формы.

Известны функциональные преобразователи формы колебаний 1, содержащие диодно-резистивные ячейки и суммирующий усилитель.

Известен также функциональный преобразователь формы колебаний 2, содержащий ферромагнитный сердечник с расположенными на нем входной и выходной обмотками. Это по существу импульсный трансформатор, осуществляющий за счет нелинейности петли гистерезиса определенное искажение входного периодического сигнала.

Недостатком известных функциональных преобразователей формы колебаний является узкий объем реализуемых зависимостей.

Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых зависимостей.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональном преобразователе формы колебаний, содержащем ферромагнитный сердечник с расположенными на нем входной и выходными обмотками, ферромагнитный сердечник выполнен кольцеобразной

формы с переменной в радиальном направлении площадью поперечного сечения и снабжен обмоткой смещения, подключенной через дополнительно введенный переменный резистор к блоку выпрямления, соединенному с входной обмоткой.

На чертеже дана принципиальная схема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь формы колебаний содерл ит кольцеобразный ферромагнитный сердечник 1, выполненный с переменной в радиальном направлении площадью поперечного сечения. На сердечнике расположены входная обмотка

15 2, обмотка смещения 3 и выходные обмотки 4 (для упрощения на чертеже показана одна выходная обмотка). Чпсло выходных обмоток равно необходимому числу формируемых сигналов. Обмотка 3 соединена

20 через переменный резистор 5 и блок выпрямления 6 с обмоткой 2. Выходные обмотки 4 распределены по периметру сердечника по законам, определяемым требуемыми формами сигналов в обмотках 4

25 Эти законы распределения задаются с помощью функций, представляющих собой зависимости здельного числа витков (числа витков обмотки 4, приходящихся на единицу угловой координаты) от угловой

30 координаты.

Обмотки 2 и 3 служат для создания в сердечнике магнитного потока, изменяющегося в функции времени и угловой координаты но онределенному закону. Переменный резистор 5 в цепи обмотки 3 предназначен для регулировки МДС этой обмотки, т. е. для регулировки величины смещения. Выходные обмотки 4, расположенные на сердечнике одна новерх другой, предназначены для формирования на нагрузках преобразователя сигналов нужной формы.

Преобразователь работает следующим образом.

Обмотка 2 питается от источника входного сигнала периодически меняющимся током /вх(0 известной амплитуды, частоты и формы. Обмотка 3 питается выпрямленным входным током /см- Под влиянием ностоянной МДС обмотки 3 /см-WcM и периодически изменяющейся МДС входной

обмотки /вхСО- вх (где WCM и WBX - СОответственно числа витков в обмотках 3 и 2) в сердечнике 1 возникает магнитный поток, который также периодически изменяется во времени, причем период его изменения равен периоду МДС /вх(0 вх. Поскольку магнитная индукция в сердечнике не может превыщать некоторого фиксированного для данного материала магнитопровода значения индукции насыщения BQ, то для каждого участка сердечника существует свое максимально возможное значение магнитного потока BoS(ff), пронизывающего этот участок (где S (ф) - закон изменения площади поперечного сечения сердечника 1 по угловой координате).

Изменением соотнощения чисел витков и WBX обмоток 2 и 3 режим работы нреобразователя можно подобрать таким, что для каждого участка сердечника (даже если его питание по цепи обмотки 2 осуществляется гармонически изменяющимся током) будет существовать своя, отличная от гармонической, зависимость потока от времени. Другими словами каждому участку будет соответствовать некоторый свой снектр гармоник Q(n; ф), где п - номер гармоники.

Действительно, в силу того, что сердечник имеет сечение с переменной площадью, всегда можно так подобрать режим питания его обмоток, чтобы участок наименьщего сечения в некоторые моменты времени входил в насыщение, а участок наибольщего сечения всегда оставался ненасыщенным. В этом случае участку наименьщего сечения соответствует периодическое изменение потока несинусоидальной формы, а участку наибольщего сечения - гармоническое изменение потока (при условии, что питание сердечника по цепи обмотки 2 осуществляется гармонически изменяющимся током), в силу непрерывности снловых линий магнитной индукции

(divB Q) изменение формы колебаний

магнитного потока во всех участках сердечника (от участка минимального сечения до участка максимального сечения) будет иметь непрерывный характер. Следователь5 но, имеет место и непрерывное изменение спектра колебаний потока вдоль всего сердечника (функция и (я; ф) непрерывна по ф). Каждая составляющая этого снектра в

() любом фиксированном сечении сердечника индуктирует в частях выходных обмоток, расположенных в этом сечении, ЭДС, образуя тем самым некоторые спектры ЭДС. Амплитуды составляющих этих спектров

g зависят от чисел витков выходных обмоток в данном участке сердечника. Подобрав законы намотки обмоток 4, можно добиться того, что результирующие ЭДС каждой выходной обмотки, являющейся суммой отQ дельных гармонических составляющих вдоль всего сердечника, будут иметь необходимый снектр или (что то же самое) необходимый закон изменения во времени (нужную форму).

- Если сопротивления нагрузок преобразователя достаточно велики, то токи, вызванные наведенными в выходных обмотках 4 ЭДС, очень малы, поэтому их обратным влиянием на токораснределение в сердеч-. нике можно пренебречь и считать напряжения на нагрузках преобразователя равными ЭДС, индуктируемым в обмотках 4. Следовательно, независимо от формы входного сигнала режим питания обмоток 2 и 3, , а также законы распределения обмоток 4

° можно подобрать такими, что наводимая в каждой из выходных обмоток суммарная ЭДС, т. е. напряжение на нагрузке преобразователя будет иметь практически любой необходимый закон изменения во времени (нужную форму). Очевидно, что предложенный преобразователь дает возможность преобразовать форму входного периодического сигнала одновременно по нескольким

функциональным зависимостям (но числу обмоток 4).

Предлагаемый функциональный преобразователь формы колебаний позволяет существенно расщирить класс воспроизводимых зависимостей,

Формула изобретения

Функциональный преобразователь формы колебаний, содержащий ферромагнитный сердечник с расположенными на нем входной н выходными обмотками, отличающийся тем, что, с целью расщирения класса воспроизводимых зависимостей, ферромагнитный сердечник выполнен кольцеобразной формы с переменной в радиальном направлении площадью поперечного сечения и снабжен обмоткой смещения,

подключенной через дополнительно введенный переменный резистор к блоку выпрямления, соединенному с входной обмоткой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бруевич Н. Г., Доступов Б. Г. Основы 5 теории счетно-решающих устройств, М «Сов. радио, 1964, с. 197-20. 2. Мейнке X., Гундлах Ф. Радиотехни ческий справочник, т. 1, М.-Л., «Госэнер гоиздат, с. 44 (прототип).