PL150112B2 - Transoptorowy przetwornik względnej różnicy częstotliwości - Google Patents

Description

POLSKA OPIS PATENTOWY 150 112 ^RZECZP°^S?°^UTA PATENTU TYMCZASOWEGO LUDOWA

URZĄD

PATENTOWY

PRL

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 88 02 03 (P. 270456)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 11 10

Opis patentowy opublikowano: 1990 08 31

Int. Cl.⁴ G01R 23/00

CZYTELNIA

Unędu Patentowego t»· ·· * · I!*'/·!

Twórca wynalazku: Janusz Mindykowski

Uprawniony z patentu tymczasowego: Wyższa Szkoła Morska, Gdynia (Polska)

Transoptorowy przetwornik względnej różnicy częstotliwości

Przedmiotem wynalazku jest transoptorowy przetwornik względnej różnicy częstotliwości, przeznaczony do pracy w układach o częstotliwości sieciowej jako człon pomiarowy w ulepszonych typach samoczynnych synchronizatorów, szczególnie dla zastosowań morskich, a zwłaszcza wykonań wymagających galwanicznego oddzielenia napięć o porównywanych częstotliwościach i sygnału wyjściowego.

W technice pomiarowej nie są znane rozwiązania tego typu przyrządów. W przypadku konieczności pomiaru względnej różnicy dwóch częstotliwości można zastosować dwa hercomierze jednosystemowe lub jeden hercomierz dwusystemowy znanych typów (np. wibracyjne, języczkowe, ilorazowe, integracyjne, elektroniczne analogowe i cyfrowe i inne) i wykorzystać odpowiednie człony przetwarzające i kalkulacyjne. Wiąże się to jednak z rozbudową układu, zmniejszeniem niezawodności jego działania i zwiększonymi kosztami. Znane jest także wykorzystanie diod luminescencyjnych i fotorezystorów zestawionych w układach transoptorów do separacji galwanicznej obwodów.

Transoptorowy przetwornik względnej różnicy częstotliwości według wynalazku posiada dwa wejścia napięciowe, przez które podawane są napięcia o kontrolowanej częstotliwości. Przez wejścia napięciowe pierwsze zasilane jest szeregowe połączenie kondensatora i mostka prostowniczego pierwszego oraz równolegle do nich dołączone szeregowe połączenie rezystora i mostka prostowniczego drugiego. Przez wejścia napięciowe drugie zasilane jest szeregowe połączenie kondensatora i mostka prostowniczego trzeciego oraz dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora i mostka prostowniczego czwartego. Do zacisków wyjściowych mostków prostowniczych odpowiednio pierwszego i drugiego oraz trzeciego i czwartego są załączone filtry dolnoprzepustowe odpowiednio pierwszy i drugi oraz trzeci i czwarty. Filtry dolnoprzepustowe są połączone z diodami elektroluminescencyjnymi odpowiednio pierwszą i drugą oraz trzecią i czwartą, które na drodze optycznej są sprzężone z mostkiem różnicowym. Mostek różnicowy zasilany jest poprzez wejście napięciowe trzecie stałym napięciem pomocniczym podawanym na połączenie równoległe dwóch par fotodetektorów odpowiednio pierwszego i drugiego oraz trzeciego i czwartego, pomiędzy które włączony jest człon wyjściowy.

150 112

Korzystne jest, jeśli fotodetektory składają się każdy z fotorezystora oraz układu dopasowującego, który stanowią potencjometr posobny i potencjometr bocznikujący. Również korzystne jest, jeśli człon wyjściowy jako przetwornik utworzony jest z szeregowego połączenia filtru dolnoprzepustowego i wzmacniacza końcowego, zaś jako miernik zawiera wzmacniacz operacyjny zasilający wskaźnik wyskalowany w jednostkach względnej różnicy częstotliwości. Dalsze korzyści według wynalazku uzyskuje się, jeżeli odległości między diodami elektroluminescencyjnymi a fotodetektorami są regulowane oraz, gdy stałe napięcie pomocnicze doprowdzane do wejścia napięciowego trzeciego, pobierane jest po wyprostowaniu z wejścia napięciowego pierwszego lub wejścia napięciowego drugiego.

Układ według wynalazku zapewnia dobrą dokładność działania przy małych wartościach częstotliwości i umożliwia separację galwaniczną między obu napięciami o kontrolowanych częstotliwościach oraz separację galwaniczną między każdym z tych napięć a sygnałem wyjściowym przetwornika. Układ charakteryzuje się dużą czułością, która została osiągnięta przez posobnobocznikową strukturę układu dopasowującego, co umożliwia odpowiedni dobór charakterystyk transoptorów bez pogorszenia czułości poszczególnych fotodetektorów. W konsekwencji prowadzi to do lepszej kompensacji czynników, mogących zakłócić pomiar, np. temperatury. Dzięki zastosowaniu w przetworniku według wynalazku układu dopasowującego w konstrukcji jego fotodetektora, istnieje możliwość zbudowania w praktycznym wykonaniu układu mającego niekoniecznie identyczne, co do parametrów diody elektroluminescencyjne oraz fotorezystory. Układ jest również niewrażliwy na zmiany amplitud napięć o kontrolowanych częstotliwościach.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat przetwornika, a fig. 2 - schemat budowy jego fotodetektora.

Transoptorowy przetwornik względnej różnicy częstotliwości posiada wejście napięciowe pierwsze 1 i wejście napięciowe drugie 22, do których są doprowadzone przemienne napięcia dwóch sieci o porównywanych częstotliwościach. Pierwsze z tych napięć jest podawane na szeregowe połączenie kondensatora 2 i mostka prostowniczego pierwszego 4 oraz na dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora 3 i mostka prostowniczego drugiego 5, zaś drugie napięcie podawane jest na szeregowe połączenie kondensatora 21 i mostka prostowniczego trzeciego 18 oraz na dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora 20 i mostka prostowniczego czwartego 19. Do zacisków wyjściowych mostków prostowniczych 4 i 5 oraz 18 i 19 są dołączone filtry dolnoprzepustowe pierwszy 6 i drugi 7 oraz trzeci 16 i czwarty 17, które zasilają diody elektroluminescencyjne pierwszą 8 i drugą 9 oraz trzecią 14 i czwartą 15. Dzięki sprzężeniu optycznemu, diody elektroluminescencyjne 8 i 9 oraz 14 i 15 przetwarzają odpowiednie wartości prądów na proporcjonalne zmiany konduktancji fotodetektorów pierwszego 10 i drugiego 11 oraz trzeciego 12 i czwartego 13, wykorzystanych w układzie czteroczujnikowego mostka różnicowego M. Mostek ten jest zasilany stałym napięciem pomocniczym z wejścia napięciowego trzeciego 23, które może być pobierane z wejścia napięciowego pierwszego 1 lub wejścia napięciowego drugiego 22 po wyprostowaniu.

Mostek różnicowy M składa się z połączonych równolegle dwóch par fotodetektorów 10 i 11 oraz 12 i 13, między które jest włączony człon wyjściowy 24. Każdy z fotodetektorów 10 i 11,12 i 13 składa się z fotorezystora 25 oraz dołączonych do niego szeregowo i równolegle potencjometrów 26 i 27 stanowiących jego układ dopasowujący. Człon wyjściowy przetwornika 24 w wykonaniu działającym jako przetwornik jest utworzony z szeregowego połączenia filtru dolnoprzepustowego i wzmacniacza końcowego, a w wykonaniu działającym jako miernik zawiera wzmacniacz operacyjny zasilający wskaźnik wyskalowany w jednostkach względnej różnicy częstotliwości.

Przetwornik według wynalazku działa w ten sposób, że do dwóch wejść napięciowych pierwszego 1 i drugiego 22 dołączone są dwa napięcia przemienne o porównywanych częstotliwościach, a układ mostka M jest zasilany stałym napięciem pomocniczym z wejścia trzeciego 23. Przy zachowaniu odpowiednich warunków konstrukcyjnych dla mostka M, wskazania członu wyjściowego 24 będą proporcjonalne do względnej różnicy częstotliwości obu badanych napięć.

150 112

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Transoptorowy przetwornik względnej różnicy częstotliwości wykorzystujący diody elektroluminescencyjne oraz fotorezystory zestawione w układach transoptorów, znamienny tym, że posiada wejścia napięciowe, gdzie przez wejście napięciowe pierwsze (1) podawane jest napięcie o kontrolowanej częstotliwości na szeregowe połączenie kondensatora (2) i mostka prostowniczego pierwszego (4) oraz dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora (3) i mostka prostowniczego drugiego (5), zaś przez wejście napięciowe drugie (22) podawane jest napięcie o kontrolowanej częstotliwości na szeregowe połączenie kondensatora (21) i mostka prostowniczego trzeciego (18) oraz na dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora (20) i mostka prostowniczego czwartego (19), przy czym do zacisków wyjściowych mostków prostowniczego pierwszego (4) i drugiego (5) oraz trzeciego (18) i czwartego (19) są dołączone filtry dolnoprzepustowe pierwszy (6) i drugi (7) oraz trzeci (16) i czwarty (17) zasilające diody elektroluminescencyjne pierwszą (8) i drugą (9) oraz trzecią (14) i czwartą (15), które na drodze optycznej sprzężone są z mostkiem różnicowym (M) zasilanym stałym napięciem pomocniczym z wejścia napięciowego trzeciego (23) składającym się z połączonych równolegle dwóch par fotodetektorów pierwszego (10) i drugiego (11) oraz trzeciego (12) i czwartego (13), między które włączony jest człon wyjściowy (24).
2. 2. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że fotodetektory pierwszy (10) i drugi (11) oraz trzeci (12) i czwarty (13) składają się odpowiednio każdy z fotorezystora (25) oraz układu dopasowującego, który stanowią potencjometr posobny (27) i potencjometr bocznikujący (26).
3. 3. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że jego człon wyjściowy (24) w wykonaniu działającym jako przetwornik jest utworzony z szeregowego połączenia filtru dolnoprzepustowego i wzmacniacza końcowego.
4. 4. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że jego człon wyjściowy (24) w wykonaniu działającym jako miernik zawiera wzmacniacz operacyjny zasilający wskaźnik wyskalowany w jednostkach odchyłki częstotliwości.
5. 5. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że odległości między diodami elektroluminescencyjnymi pierwszą (8) i drugą (9) oraz trzecią (15) i czwartą (16) a fotodetektorami pierwszym (10) i drugim (11) oraz trzecim (12) i czwartym (13) są regulowane.
6. 6. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że stałe napięcie pomocnicze doprowadzone do wejścia napięciowego trzeciego (23) zasilającego mostek różnicowy (M) pobierane jest po wyprostowaniu z wejścia napięciowego pierwszego (1) lub wejścia napięciowego drugiego (22).

   20 φ 21

   -γ

   22 23

   Fig. { <35

   Pracownia Poligraficzna UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 1500 zł