PL153663B2 - Przetwornik względnej różnicy częstotliwośc - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	153 663
e	Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr- Zgłoszono: 89 02 0} (P. 277583) Pierwszeństwo ——	Int a.* GO IR 23/06 G01R 23/15
		tnuiiH
URZĄD	Zgłoszenie ogłoszono: 89 11 13	OfidLHl
PATENTOWY RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Twórca wynalazku: Janusz Mindykowski

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

PRZETWORNIK WZGLĘDNEJ RÓŻNICY CZĘSTOTLIWOŚCI

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik względnej różnicy częstotliwości mający zastosowanie 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, w przypadku konieczności pomiaru względnej różnicy dwóch częstotliwości najczęściej stosuje się dwa hercomierze jednosystemowe lub jeden hercomierz dwusystemowy znanych typów (np. wibracyjne języczkowe, ilorazowe, integracyjne, elektroniczne analogowe i cyfrowe i inne) i wykorzystuje się odpowiednie człony przetwarzające i kalkulacyjne. Wiąże się to jednak z rozbudową układu, zmniejszeniem niezawodności jego działania i zwiększonymi kosztami.

W technice pomiarowej znane jest również rozwiązanie transportowego przetwornika względnej różnicy częstotliwości, w którym wykorzystuje się prostowanie pełnookresowe, filtrację i optoelektroniczną separację obwoaów. Układy takie natrafiają na szereg trudności konstrukcyjnych związanych z praktyczną realizacją specjalnych prostowników i filtrów niskiej częstotliwości, jak również zastosowania dodatkowych elementów, jak np. przetworników napięcie/prąd i stabilizowanych źródeł zasilania.

Znane jest także wykorzystanie żarowych źródeł promieniowania i fotorezystorów, zestawionych w układach do separacji galwanicznej obwodów, przetwarzających wartość skuteczną przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy.

Rozwiązanie według wynalazku posiada szeregowe połączenie rezystora pierwszego i żarowego źródła promieniowania pierwszego oraz równolegle dołączone do nich szeregowe połączenie kondensatora pierwszego i żarowego źródła promieniowania drugiego zasilane z wejścia napię153 663

153 663 ciowego pierwszego. Z wejścia napięciowego drugiego jest zasilane szeregowe połączenie rezystora drugiego i żarowego źródła promieniowania trzeciego oraz dołączone do nich równolegle szeregowe połączenie kondensatora drugiego i żarowego źródła promieniowania czwartego. Żarowe źródła promieniowania pierwsze i drugie są sprzężone optycznie z fotodetektorami odpowiednio pierwszym i drugim, zaś żarowe źródła promieniowania trzecie i czwarte są sprzężone optycznie z fotodetektorami odpowiednio trzecim i czwartym. Między obie pary fotodetektorów włączony jest człon wyjściowy, a równoległe połączenie tych par fotodetektpfów jest zasilane ze źródła napięciowego trzeciego. /

Układ według wynalazku zapewnia dobrą dokładność działania przy m^ych 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 prostotą, która została osiągnięta przez zastosowanie źarowo-fotorezystancyjnych przetworników wartości skutecznej przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy, co pozwala na wyeliminowanie kłopotliwych prostowników i filtrów dolnoprzepustowych na częstotliwość sieciową.

Układ charakteryzuje się dużą czułością, która jest osiągnięta przez posobno-bocznikową strukturę układu dopasowującego fotodetektora, co umożliwia odpowiedni dobór charakterystyk elementów źarowo-fotorezystancyjnych, bez pogorszenia czułości poszczególnych fotodetektorów. W konsekwencji prowadzi to do lepszej kompensacji czynników mogących zakłócić pomiar, np. temperatury. Ozięki zastosowaniu w przetworniku według wynalazku układu dopasowującego w konstrukcji jego fotodetektora, istnieje możliwość zbudowania w praktycznym wykonaniu układu mającego niekoniecznie identyczne, co do parametrów, żarowe źródła promieniowania oraz fotorezystory. Układ według wynalazku jest również niewrażliwy na zmiany amplitud napięć o kontrolowanych częstotliwościach.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, który przedstawia schemat przetwornika.

Przetwornik względnej różnicy częstotliwości posiada wejścia napięciowe pierwsze 1 i drugie 14, do których są dołączone przemienne napięcia dwóch sieci o porównywanych częstotliwościach. Pierwsze z tych napięć jest podawane na szeregowe połączenie kondensatora pierwszego 2 i żarowego źródła promieniowania drugiego 5 oraz na dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora pierwszego 3 i żarowego źródła promieniowania pierwszego 4, zaś drugie napięcie podawane jest na szeregowe połączenie kondensatora drugiego 12 i żarowego źródła promieniowania czwartego 11 oraz na dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora drugiego 13 i żarowego źródła promieniowania trzeciego 10. Żarowe źródła promieniowania 4, 5, 10 i 11 dzięki sprzężeniu optycznemu, swoim właściwościom uśredniającym i wyborowi odpowiednich punktów pracy, przetwarzają odpowiednie wartości skuteczne zasilających je prądów na proporcjonalne w określonym zakresie zmiany konduktancji fotorezystorów 6,

7, 8 i 9, wykorzystanych w układzie czteroczujnikowego mostka różnicowego. Mostek ten zasilany jest stałą wartością napięcia pomocniczego, z wejścia napięciowego trzeciego 15, które może być uzyskane z wejścia napięciowego pierwszego i lub wejścia napięciowego drugiego 14 poprzez odpowiedni układ dopasowujący lub podane z oddzielnego źródła zasilania. Mostek składa się z połączonych równolegle dwóch par fotodetektorów pierwszego 6 i drugiego 7 oraz trzeciego 8 i czwartego 9, między które jest włączony człon wyjściowy 16. Każdy z fotodetektorów 6, 7, B i 9 składa się z fotorezystora oraz dołączonych do niego szeregowo i równolegle potencjometrów, stanowiących jego układ dopasowujący. Człon wyjściowy przetwornika 16 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.

153 663

Przetwornik według wynalazku działa w ten sposób, źe do dwóch wejść napięciowych pierwszego 1 i drugiego 14 dołączone sę dwa napięcia przemienne o porównywanych częstotliwościach, a układ mostka jest zasilany stałę wartością napięcia pomocniczego z wejścia trzeciego 15. Dla odpowiednio wybranych punktów pracy żarowych źródeł promieniowania 4, 5, 10 i 11 oraz przy zachowaniu odpowiednich warunków konstrukcyjnych dla mostka* wskazania członu wyjściowego 16 sę proporcjonalne do względnej różnicy częstotliwości obu badanych napięć.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Przetwornik względnej różnicy częstotliwości składający się z żarowych źródeł promieniowania i fotorezystorów zestawionych w układach przetwarzających wartość skuteczną przebiegu zmiennego na sygnał stałoprędowy, znamienny tym, że posiada szeregowe połączenie rezystora pierwszego (3) i żarowego źródła promieniowania pierwszego (4) oraz równolegle dołączone do nich szeregowe połączenie kondensatora pierwszego (2) i żarowego źródła promieniowania drugiego (5) zasilane z wejścia napięciowego pierwszego (1), a także szeregowe połączenie rezystora drugiego (13) i żarowego źródła promieniowania trzeciego (10) i równolegle dołączone do nich szeregowe połączenie kondensatora drugiego (12) i żarowego źródła promieniowania czwartego (II) zasilane z wejścia napięciowego drugiego (14), gdzie żarowe źródła promieniowania pierwsze (4) i drugie (5) sę sprzężone optycznie z fotodetektorami odpowiednio pierwszym (6) i drugim (7), zaś żarowe źródło promieniowania trzecie (10) i czwarte (11) są sprzężone optycznie z fotodetektorami odpowiednio trzecim (8) i czwartym (9), a między obie pary fotodetektorów włączony jest człon wyjściowy (16), zaś równoległe połączenie tych par fotodetektorów jest zasilane ze źródła napięciowego trzeciego (15).