Функциональный преобразовательэлЕКТРичЕСКОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

ИзоГзретоние относится к вычислииельнок технике и может.быть использовано в блоках нелинейности аналоговых вычислительных машин. Известии устройства прямого функционального преобразования электрического тока и напряжения на диодно-реэистивных цепочках с кусочногладкой аппроксимацией 1 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является трансформаторный функционашькый преобразователь электрического тока, содержащий два тороидаль ных профилированных в соответствии с воспроизводимой функцией зависимостью сердечника из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, на которых расположены входные обмотки, соединенные последовательно, и выходные обмотки, включенные встр но 2 . Однако трансформаторные функциональные преобразователи не позволяют изменять характеристику преобраз вания без замены профилированных сердечников или целиком всего преоб разователя, что ограничивает применение устройств в блоках нелинейнос ти аналоговых вычислительных машин. где необходимы быстро перестраивав- мне нелинейности, кроме того необходимость точного профилирования витых тороидальных сердечников функциональных преобразователей - технологически сложная задача. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых зависимостей, а также упрощение технологии изготовления сердечников преобразователей. Поставленная цель достигается тем, что каждый тороидальный ферромагнитный сердечник функционального преобразователя имеет радиальную прорезь, в которой находится профилированная в соответствии с заданной функциональной зависимостью сменная вставка из магнитомягкого материала, а выходные обмотки подключены первыми выводами к соответствующим входам источника переменного напряжения через встречно включенные выпрямительные диоды, вторые концы - к соответствующим выводам балансировочного потенциометра, средний вывод которого подключен к первой обкладке разделительного конденсатора выходного тока, вторая обкладка которого присоединена к шине нулевого

потенциала и к среднему выводу источника переменного напряжения. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема функционального преобразователя; на фиг. 2 радиальный разрез сердечника функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь электрическо го тока содержит два тороидальных ферромагнитных сердечника 1 и 2 , входные обмотки 3 и 4, выходные обмотки 5 и б, источник 7 переменного напряжения с парафазным выходом через встречно выпрямительные диоды 8 и 9, балансировочный потенциометр 10, разделительный конденсатор 11. В тороидальном ферромагнитном сердечнике выполнена радиальная1 прорезь 19 , которая снабжена профилированной в соответствии с заданной функциональной зависимостью сменной вставкой 13 из магнитомягкого материала.

Устройство работает следующим образом.

В отсутствии тока во входных обмотках 3 и 4 тороидальных ферромагнитных сердечников 1 и 2 преобразователя, полные сопротивления выходных обмоток 5 и 6 преобразователя минимальны и равны между собой и поэтому однополярные импульсы напряжения, которые поступают от источника 7 переменного напряжения через включенные встречно выпрямительные диоды В и 9 в выходные обмотки 5 и б, взаимно вычитаются на плечах балансировочного потенциометра 10 и постоянная составляющая выходного тока в разделительном конденсаторе 11 равна нулю при соответствующей подстройке балансировочного потенциометра 10 .

Так как радиальная прорезь 12 в сердечнике 1 вносит в этот сердечник большое магнитное сопротивление, то за счет этого характеристика намагничивания сердечника при отсутствии в прорези 12 профилированной вставки 13 становится линейной в широком диапазоне намагничивающего поля входного тока. Введение в прорезь 12 .профилированной вставки 13 из магнитомягкого материала приводит к шунтированию большого магнитного сопротивления радиальной прорези 12 по функциональному закону вдоль радиуса сердечника 1, что эквивсшентно профилированию вдоль радиуса самого сердечника 1. При подаче электрического тока 3g.|( во входные обмотки 3 и 4 , в то ферромагнитном сердечнике, где магнитное поле, создаваемое входным током Dgy и магнитное поле, создаваемое током подмагничивания от импульсов напряжения в выходных обмотках 5 и 6 противоположны, происходит циклическое перемагничивание тороидгшьного сердечника, например 1, в соответствии с частотой переменного напряжения, поступающего от источника 7. Причем перемагничивание объема ферромагнитного сердечника 1 происходит до радиуса RC, соответствующего величине входного тока Jgy , Эта зависимость возникает вследствие того, что магнитное поле в тороидальном сердечнике падает от центра к краям по гиперболе, поэтому перемагничивается тот объем сердечника 1, для которого величина магнитного поля Н больше величины коэрцитивной силы HC- ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса этого сердечника, так как между магнитным полем входного тока и радиусом перемагниченного объема сердечника RC соответствует известная зависимость

о атс.-н.

где W., - число витков входной обмотки сердечника.

Циклическое перемагничивание сердечника, 1 приводит к возрастанию полного сопротивления выходной обмотки 5, пропорционально возрастанию пере:магничиваемого объема сердечника 1, и следовательно, пропорционально возрастанию уровня тока во входной обмотке 3, с учетом того, что между перемагничивающимся объемом и уровне входного тока суще.ствует функциональная связь, Соответствующая профилю вставки 13, так как по существу перемагничивается только объем ферромагнитного сердечника, магнитные силовые линии которого замыкаются через магнитомягкую вставку 13. Причем падение напряжения в выходной обмотке б сердечника 1, которое образуется за счет конечного магнитного сопр.тивления прорези 12, компенсируется падением напряжения на выходной обмотке 6 второго сердечника 2, в данный момент за счет непрямоугольности петли гистерезиса ферромагнитного материала сердечника 2. Следовательно, падение напряжения на обмотке 5 возрастает, пропорционально росту входного тока, за счет чего постоянная составлякндая тока через конденсатор 11 также возрастает, из-за нарушения балансировки схемы в этом случае. При перемене направления тока во входных обмотках устройства работает уже другой сердечник 2 и постоянная составляющая выходного тока в конденсаторе 11 изменяет свой знак на противоположный.

Профилирование магнитомягких сменных вставок в прорезях сердечников , преобразователя позволяет получить требуемую функциональную зависимость между входным током и выходным сигналом преобразователя без профилирования всего сердечника, что дает возможность для одного и того же преобразователя иметь набор профили зованных вставок и получать различные функциональные зависимости путем простой замены таких вставок. В результате этого, расширяются возможности перестройки функционального преобразователя с одной зависимости на другие без полной замены самих преобразователей, а также упрощается технология профилирования магнитных элементов, так как задание профиля отдельной вставки производит ся значительно легче, чем задание профиля всего сердечника. Формула изобретения Функциональный преобразователь электрического.тока, содержащий два тороидальных ферромагнитных сердечни ка из материала с прямоугольной пет лей гистерезиса, на которых размеще ны входные обмотки, соединенные согласно, и выходные обмотки, включенные встречно, отличающийс я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых зависимостей и упрощения технологии изготовления в него введены балансировочный поте циометр, разделительный конденсатор источник переменного напряжения irepвый и второй выпрямительныеДИОДЫ, причем первые выводы выходных обмоток подключены к соответствующим входам источника переменного напряжения через встречно включенные выпрямительные диоды, вторые выводы - к соответствукщим выводам балансировочного потенциометра, средний вывод которого подключен к первой обклгщке разделительного конденсатора и к выходу преобразователя, вторая обкладка разделительного конденсатора присоединена к шине нулевого потенциала и к среднему выводу источникаi переменного напряжения, при этом в каждом из тороидальных ферромагнитчых сердечников выполнена радиальная лрорезь, которая снабжена профилированной в соответствии с заданной функциональной зависимостью сменной вставкой из магнитного мягкого материала. Источники информации , принятые во внимание при экспертизе 1.Савенко В.Г. Измерительная техника. М., Высшая школа, 1974, с. 180. 2.Авторское свидетельство СССР № 601707, кл. G Об G 7/26, 1975 (прототип)