Магнитоэлектронный преобразователь электрических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R19/20 

1

Изобретение относится к электро,измерительной технике и предназначено для использования- при бесконтактной передаче импульсов сложной формы, например с подвижных мастей контролируемых вращающихся объектов.

Известен магнитоэлектронньЛ преобразователь электрических сигналов, содержащий магнитопровод с обмоткой питания и зазором, магниточувстаительный транзисторный блок, разменянный в зазоре магнитопровода и вклюп ченный в схему измерительного моста регистрирующий прибор, подключенный к выходу моста через усилитель D). Недостатки известного устройства заключаются в значительной сложности конструкции и ограниченной области применения, охватывающей контроль электрических сигналов лишь в стачционарных шинопроводах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является магнитоэлектронный преобразователь, электрических сигналов, содержащий трансфорг матор,у которого обмотки питания и обратной связи подключены к источнику сигналов,компенсирующий усилитель с корректирующими цепями,вход которого связан с обмоткой обратной связи, а выход - с обмоткой питания трансформатора С2.

В указанном устройстве компенсируется падение напряжения на активном сопротивлении обмотки питания, но точность преобразования все же оказ|1 ается невысокой, особенно при .. лередаче быстроизменяющихся сигналов сложной формы. Это объясняется применением в устройстве усилителя с высоким коэффициентом усиления и наличием корректирующих цепей, обеспечивающих устойчивость преобразователя на высоких частотах, но вносящих при этом заметное искажение формы сигналов. Цель изобретения - повьяление томности преобразователя п|ри одновременном сохранении его устойчивости. Поставленная цель достигается тем что в магнитоэлектронный преобразователь электрических сигналов, содер жащий трансформатор, у которого обмотки питания и обратной связи подключены к источнику сигналов, компен сирующий усилитель, выход которого связан с обмоткой питания трансформа тора, введены два операционных усили теля, первый из которых выполнен в виде инвертора и включен на выходе компенсирующего усилителя, осуществленного неинвертирующим, а второй выполнен в виде инвертирующего сумма тора и соединен по входу с выходом первого операционного усилителя и с обмоткой обратной связи трансформатора, а по выходу - со входом компен сирующего усилителя, причем все усилит ели реализованы с единичными коэф фициентами усиления по напряжению. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема магнитоэлектронного преобразователя электри ческих сигналов. В состав устройства входят транс форматор 1 с обмоткой 2 питания, обмоткой 3 обратной связи и выходными обмотками 4 и 5 компенсирующий усилитель 6, являющийся эмиттерным повторителем, операционные усилители 7 и 8 также с единичными коэффициентами усиления по напряжению, первый из которых выполняет функции инверто ра, а второй - сумматора. На схеме показан источник Э сигналов. Устройство работает следующим образом. Напряжение от источника Э передаваемых сигналов, приложенное к обмот ке 2 питания трансформатора 1 возбуж дает ЭДС в выходных обмотках и и 5 и в обмотке 3 обратной связи. Выходное сопротивление компенсирующего усилителя 6, включенное последовател но с обмоткой 2 питания, ничтожно мало, поэтому его влиянием можно пре небречь. Разность между ЭДС выходных обмоток и 5. а также обмотки 3 обратной связи и напряжением источника Э сигналов; которая имеет мес то в реальных трансформаторах из-за ниличия активного сопротивления обмотки 2 питания, является одной из основных причин, ухудшающих точность преобразования. ЭДС обмотки 3 трансформатора 1 всегда меньше напряжения источника 9 сигналов на величину падения напряжения на активном сопротив лении обьютки питания 2. Это падение напряжения прикладывается к одному из входов сумматора, выполненного на операционном усилителе 8, и через усилитель 6 поступает на обмотку пит тания, суммируясь с передаваемым сигналом. Увеличение напряжения, приложенного к обмотке питания 2, компенсирует тем самым уменьшение его за счет падения напряжения на активном сопротивлении обмотки, т.е. разность между напряжением источника 9 передаваемого сигнала и ЭДС выходных обмоток k и 5, а также обмотки 3 обратной связи стремится к нулю. Следовательно, напряжение на входе операционного усилителя 8, к которому подключена обмотка 3 обратной связи уменьшается, стремясь к нулю. Однако, напряжение на выходе данного операционного усилителя, а следовательно, и на выходе компенсирующего усилителя 6 не уменьшается по амплитуде, поскольку через операционный усилитель оно попадает на второй вход усилителя 8. Наблюдается динамический процесс, когда увеличение напряжения, приложенного к обмотке питания 2 трансформатора 1, уменьшает ошибку преобразования и сигнал на первом входе операционного усилителя 8. Одновременно происходит увеличение напряжения на втором входе данного сумматора на величину уменьшения его на первом входе и результирующий сигнал на выходе компенсирующего усилителя 6 увеличивается на величину падения напряжения на активном сопротивлении обмотки 2 питания, т.е. осуществляется компенсация отмеченного падения. При этом ЭДС обмотки 3 обратной связи и выходных обмоток t и 5 становятся равными напряжению источника 9 сигналов и пограшность преобразования ликвидируется. Основная часть мощности, потребляемая нагрузкой, отбирается от источника 9 сигналов, а компенсирующий усилитель 6 отдает в нагрузку только мощность, равную мощности, рассеиваемой на активном сопротивлении обмотки 2 питания, которая значительно меньше мощности, потребляемой нагруз:)КОй,ч7о и позволяет упростить компенсирующего усилителя 6 и строит его в виде эмиттерного повторителя на маломощных транзисторах. Обеспечиваемое уменьшение погреш нести преобразования, быстроизменяющихся сигналов позволяет использоват предлагаемый преобразователь для передачи импульсов с крутыми фронтами и вершиной любой формы. Снижение выходной, мощности, снимаемой с компен сирующего усилителя 6, повышает общую надежность работы устройства. Изобретение дает возможность создавать высокодобротные индуктивности различного назначения и осуществлять точную бесконтактную передачу электрических сигналов любой формы с подвижных частей контролируемых вращающихся объектов. Формула изобретения Магнитоэлектронный преобразователь электрических сигналов, содержащий трансформатор,у которого обмотки питания и обратной связи подключены к источнику сигналов, компенсирующий усилитель, выход которого связан с 9 9 обмоткой питания трансформат.ора, ,0 т л и ч а ю и; и и с я тем, что, с целью повышения точности, преобразователя при одновременном сохранении устойчивости,в него введены два оперзционных усилителя, первый из которых выполнен в виде инвертора и включен на выходе компенсирующего усилителя, осуществленного неинвертфрующим, а второй выполнен в виде инвертирующего сумматора и соединен по входу с выходом первого onepat(HOijiного усилителя и с обмоткой обратно связи трансформатора, а по выходу со входом компенсирующего усилителя причем все усилители реализованы с единичными коэффициентами усиления по напряжению. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ff l6Ut13. кл. G 01 R 19/20, 1963. : 2.Гусев 8. Г. Интегральные onepiционные усилители в цепях индуктив-I „..„ „ ,.„ r.n«y,v,ri«-i ных и магниточувствительных преобра зователей электрических сигналов. Известия ВУЗов, Приборостроение, № 12, 1977, с. 17-22 (прототип).