Функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H02M5/10 

1

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может найти применение при воспроизведении различных нелинейных зависимостей (например, для осуще- . ствления компенсации нелинейности характеристик датчиков, осуществляющих преобразование измеряемой величины в амплитуду гармонического сигнала, для формирования различных функциональных шкал и т. д.).

Известен функциональный преобразователь, выполненный на магнитных элементах и содержащий ферромагнитный сердечник и обмотки llНедостатком известного функционального преобразователя является низкий КПД и искажение формы выходного сигнала.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является амплитудный селектор, содержащий ферромагнитный сердечник, на котором расположены входная обмотка, соединенная с ней через выпрямитель управляющая обмотка и выходная обмотка

2.

Недостатком известного амплитудного селектора является низкий КПД,; обусловленный потерями в цепи управляющей Обмотки, связанными с наличием резистора и со значительной длиной средней силовой линии сердечника (в результате, для ввода сердечника в насыщение требуется существенной величины управляющий ток) и искажение формы выходного синусоидального сигнала, вызванное неидеальностью выпрямителя (наличие пульсаций на выходе последнего способствует появлению высших гармоник в спектре выходного сигнала).

Целью изобретения является повышение КПД и улучшение формы выходного сигнала.

Достигается это тем, что в функциональный преобразователь, содержащий Ш-образный ферромагнитный сердечник, на котором расположены входная обмотка, две управляющие обмотки, соединенные с ней через выпрямитель, и выходная обмотка введены две опорные обмотки, при. этом входная и выходная обмотки расположены на

5 одном из боковых стержней Ш-образного сердечника, а. на каждом из двух других стержней расположены включенные встречно управляющая и опорная .обмотки, причем одноименные обмотки

0 соединены согласно.

КПД такого функционального преобразователя выше, чем известного. Это объясняется тем, что в цепи управляющих обмоток отсутствует реэистрр, включенный параллельно выходу выпрямителя. Наличие данного резистора в известном функциональном преобразователе было необходимо для обеспечения протекания тока через управляющую обмотку. Исключение резистора из схемы стало возможным благодаря введению в данный функциональньлй преобразователь опорных обмоток.

Повышению КПД способствует( также Ш-образная форма сердечника. В известном функциональном преобразователе для управления уровнем амплитуды выходного сигнала требуется выводить из насыцения либо вводить в него весь основной магнитопровод сердечника. В данном функциональном преобразователе управление уровнем амплитуды выходного сигнала производится путем вывода из насьваения и ввода в него центрального и одного и боковых стержней, средняя длина магнитной силовой линии которых (по постоянному току) много меньше средней длины магнитной силовой линии основного магнитопровода сердечника (по переменному току). Следовательно, в соответствии с законом полно-го тока для упрЁ вления данньдав функциональным преобразователем требуется значительно меньший управляющий ток по сравнению с известном устройством.

Пульсации на выходе выпрямителя, вызванные его неидеальностью, никак не сказываются на форме выходного гармонического сигнала данного функционального преобразователя. Это объясняется тем, что управляющие обмотки, включенные согласно постоянному току, оказываются включенными встречно по переменному току, а поскольку число витков в них одинаково, то пульсирующие м.д.с, управляющих обмоток взаимно компенсируется. 7аким образом, данный функциональный преобразователь по сравнению с известным имеет улучшенную форму выход ного сигнала.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема функционального преобразователя.

Функциональны преобразователь содержит Ш-образный ферромагнитный сердечник, состоящий из бокового стержня 1, на котором расположены входная обмотка 2, соединенная с источником входного синусоидального сигнала, и выходная обмотка 3, соединенная с нагрузкой.

На центральном стержне 4 расположены включённые встречно управляющая обмотка 5 и опорная обмотка 6. На боковом стержне 7 расположены

включенные встречно управляющая обмотка 8 и опорная обмотка 9. Управляющие обмотки 5 и 8 соединены согласно и через выпрямитель 10 связаны с входной обмоткой 2. Опорные обмотки б и 9 соединены согласно И; связаны с источником постоянного напряжения 11.

Преобразователь работает следукнцим образом. В исходном состоянии (при нулевом входном сигнале) стержни 4 и 7 находятся в насыщений за счет м.. опорных обмоток 6 и 9. Тот же эффект наблюдается при небольших амплитудах входного сигнала. Поскольку насыщенные стержни 4 if 7 обладают значительным магнитньм сопротивлением, переменный магнитный пото в стержне 1 минимален по амплитуде, и выходной сигнал близок к нулю. По мере Дсшьнёйшего увеличения амплитуды входного сигнала м.д.с. управляющих обмоток 5 и 8 становятся соизMepHNOiiMH с м.д.с. опорных обмоток 6 и 9 (это происходит из-за увеличения текущего через управляющие обмотки управлякмцего тока, который создается выпрямленным входным напряжением) В результате стержни 4 и 7 начинают постепенно выходить из насыщения, поскольку м.д.с. управляющих и опорных обмоток направлены встречно. Магнитное сопротивление суержней 4 и 7 начинает падать. Переменный магнитный поток в стержне 1 возрастает. Соответственно начинает увеличиваться амплитуда выходного сигнала, которая принимает свое максимальное значение при полной компенсации м.д.с. управляющих и опорных обмоток в стержнях 4 и 7. При дальнейшем увеличении амплитуды входного сигнала амплитуда выходного сигнала вновь начинает уменьшаться..Это объясня ется вводом стержней 4 и 7 в насщение теперь уже м.д.с. управляющих обмоток 5 и 8, которые начинают преобладать над м.д.с. .опорных обмоток б и 9.

Таким образом, передаточная характеристика функционального преобразова,теля, описывающая зависимость амплитуды выходн гго1 задрмонического сигнала от амплитуды входного гармонического сигнала, имеет функциональный колоколообразный вид.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий Ш-образный ферромагнитный сердечник, на котором расположены

входная обмотка, две управляющие обмотки, соединенные с ней через выпрямитель и выходная обмотка, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД „и улучшения

Фор выходного сигнала, в него введены две опорные обмотки при этом входная и выходная обмотки располо- : жены на одном из боковых стержней Шобраэного сердечника, а на каждом из двух других стержней расположены включенные встречно управляяацая и опорная обмотки, причём одноименные обмотки соединены согласно.

Источники информации, :принятые во внимание- при экспертизе

1.Гинзбург С.А. Математическая непрерывная логика и изображени функций.-М., Энергия, 1968, с. ,

2.Авторское свидетельство СССР 529555, кл. Н 03 К 5/20, 11,01.75 (прототип).