PL50652B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 28.IV.1966 50652 KI. 42 d, 1/12 MKP G 01 Jk ~l/lG UKD ^^*9?3mB5 Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Witold Pawelski, Stefan Maslocha Wlasciciel patentu: Politechnika Lódzka (Katedra Elektroniki Przemyslo¬ wej), Lódz (Polska) Elektroniczny przetwornik przesuniec liniowych na wielkosci elektryczne i Przedmiotem wynalazku jest elekroniczny prze¬ twornik przesuniec liniowych na wielkosci elek¬ tryczne.Elektroniczne przetworniki przesuniec liniowych na wielkosci elektryczne maja rózne zastosowania w urzadzeniach kontrolno-pomiarowych i w auto¬ matyce na przyklad sluza do pomiaru grubosci wy¬ twarzanych materialów, lub jako czlony wstepne ukladów automatycznej regulacji, umozliwiaja prze¬ twarzanie wielkosci przesuniec liniowych na pro¬ porcjonalne przyrosty wielkosci elektrycznych.Znane sa dwa rodzaje elektronicznych przetwor¬ ników przesuniec liniowych, oparte na zasadzie ge¬ neratora napiec sinusoidalnych. Pierwszy rodzaj takich przetworników zawiera uklad dwóch cewek indukcyjnych z rdzeniami ferrytowymi, o wspólnej osi symetrii i o uzwojeniu wielowarstwowym, sta¬ nowiacych sprzezenie zwrotne generatora napiec sinusoidalnych, z metalpwym elementem blaszanym, umieszczonym pomiedzy cewkami przesuwnie w kierunku prostopadlym do osi cewek oraz z elemen¬ tu wzmacniajacego, np. w postaci tranzystora lub lampy elektronicznej.Przetwornik zawiera kondensator tworzacy z in- dukcyjnoscia jednej z cewek szeregowy uklad re¬ zonansowy, umieszczony w obwodzie wejsciowym elementu wzmacniajacego. Metalowy element bla¬ szany jest polaczony mechanicznie z obiektem re¬ gulacji, a jego przesuniecie liniowe pomiedzy cew¬ kami powoduje zmiane sprzezenia zwrotnego gene¬ ratora, a tym samym wzbudzanie lub zanikanie drgan w generatorze. Wzbudzanie drgan w genera¬ torze nastepuje dopiero wtedy, gdy przesuwny ele¬ ment metalowy znajdzie sie poza szczelina miedzy cewkami, przy czym wzbudzenie generatora naste¬ puje nagle, natomiast zanikanie drgan w generato¬ rze nastepuje, gdy ten element metalowy znajdzie sie w szczelinie pomiedzy tymiz cewkami, przy czym zerwanie drgan w generatorze nastepuje rów¬ niez nagle.Zaleznosc wyjsciowej wielkosci elektrycznej od przesuniec liniowych elementu ruchomego jest nie¬ ciagla, co ogranicza zakres stosowania tego rodzaju przetworników do dzialania przekaznikowego i uniemozliwia jego zastosowanie w ukladach pomia¬ rowych automatycznej regulacji.Drugi rodzaj takich znanych przetworników za¬ wiera równiez uklad dwóch cewek indukcyjnych, z rdzeniami ferrytowymi, o wspólnej osi symetrii i o uzwojeniu wielowarstwowym, stanowiacych sprzezenie zwrotne generatora napiec sinusoidal¬ nych, oraz z elementu wzmacniajacego. Szeregowy uklad rezonansowy, zlozony z kondensatora oraz in- dukcyjnosci jednej z cewek, znajduje sie w obwo¬ dzie wyjsciowym elementu wzmacniajacego, przy czym ferrytowy rdzen jednej z cewek jest rucho¬ my w kierunku osi cewek i polaczony mechanicznie z obiektem regulacji.W tego rodzaju generatorach, nawet przy calko¬ witym wysunieciu ruchomego rdzenia z cewki 5065250652 3 4 sprzegajacej, generator ciagle wytwarza drgania o duzej czestotliwosci i o malej amplitudzie. W miare wsuwania rdzenia w glab cewki sprzegajacej, ge¬ nerator wytwarza drgania o coraz wiekszej aplitu- dzie, przy czym wzrost tej amplitudy nastepuje nieproporcjonalnie do wielkosci przesuniec rdzenia w calym zakresie pracy.Sprzezenie zwrotne w tego rodzaju przetworni¬ kach wskutek tego powoduje nieproporcjonalne przyrosty elektrycznej wielkosci wyjsciowej w za¬ leznosci od przesuniec liniowych, co uniemozliwia zastosowanie tego rodzaju przetworników w czlo¬ nach proporcjonalnej regulacji automatycznej. Po¬ za tym w tego rodzaju przetwornikach wyjsciowa wielkosc zerowa jest stosunkowo duza, wskutek czego punkt tpoczatkowy pomiaru znajduje sie w pewnej odleglosci od punktu zerowego, co utrud¬ nia zastosowanie tych przetworników w czlonach pomiarowych automatycznej regulacji.Przewodnia mysla wynalazku jest umozliwienie zastosowania elektronicznych przetworników prze¬ suniec liniowych na wielkosci elektryczne z zacho¬ waniem proporcjonalnosci przetwarzania tych wiel¬ kosci przy jednoczesnej minimalnej poczatkowej wielkosci wyjsciowej pradu lub napiecia.Istota wynalazku polega na zastosowaniu w ukla¬ dzie sprzezenia zwrotnego generatora napiec sinu¬ soidalnych dwóch cewek indukcyjnych z jednym wspólnym rdzeniem ruchomym, przy czym cewka w obwodzie wyjsciowym elementu wzmacniajacego jest zwykla cewka z uzwojeniem wielowarstwo¬ wym, a druga — cewka z uzwojeniem jednowar¬ stwowym, o znacznie mniejszej indukcyjnosci od cewki w obwodzie wyjsciowym, a uklad rezonanso¬ wy, zlozony z kondensatora i cewki o mniejszej in¬ dukcyjnosci jest umieszczony w obwodzie wejscio¬ wym elementu wzmacniajacego.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony tytulem przykladu na zalaczonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespól dwóch cewek z rdzeniem ferry¬ towym -\y ukladzie sprzezenia zwrotnego generato¬ ra, w przekroju podluznym, a fig. 2 — ideowy sche¬ mat elektronicznego przetwornika przesuniec linio¬ wych na wielkosci elektryczne.Elektroniczny przetwornik wedlug wynalazku ma zwykla cewke L4 o koszykowym uzwojeniu wielo¬ warstwowym, oraz cewke L2 o uzwojeniu jedno¬ warstwowym, osadzone na wspólnym karkasie K, wewnatrz którego umieszczony jest przesuwnie wspólny rdzen ferrytowy F, polaczony mechanicz¬ nie z obiektem regulacji OR, przy czym cewka Lt ma znacznie wieksza indukcyjnosc od indukcyjno-* sci cewki L2. Zespól cewek Li, L2 oraz rdzen ferry¬ towy F tworza uklad zmiennego sprzezenia zwrot¬ nego.Cewka L2 wraz z kondensatorem Ci (fig. 2) two¬ rza uklad rezonansowy przetwornika, umieszczony w obwodzie wejsciowym tranzystora Tr. Cewka L2 ma uzwojenie jednowarstwowe, przy czym dlugosc liniowa tej warstwy uzwojenia jest znacznie wiek¬ sza od dlugosci liniowej warstw cewki Li, dzieki czemu przesuwanie rdzenia ferrytowego F w cewce Lg wplywa na znaczna zmiane jej indukcyjnosci, a tym samym na czestotliwosc generowanego napie¬ cia. Zapewnia to minimalna wartosc poczatkowa proadu I, stanowiacego wielkosc wyjsciowa prze¬ twornika i plynacego od zródla zasilania B do ob¬ wodu generatora, dzieki czemu wartosc poczatkowa pradu I jest prawie równa zeru przy calkowitym wysunieciu rdzenia ferrytowego F z wnetrza cewki L2.Kondensator CA w ukladzie rezonansowym jest kondensatorem o pojemnosci nastawianej, dzieki czemu umozliwiona jest zmiana tej czestotliwosci ukladu rezonansowego, a tym samym nastawianie poczatkowej wartosci pradu I.Opornik R4 i potencjometr R2 sluza w przetworni¬ ku do ustalania punktu pracy tranzystora Tr.Opor¬ niki R3 i R4 sa znanymi opornikami sluzacymi do dopasowania zewnetrznej opornosci obciazenia wyjs¬ ciowego obwodu przetwornika, w zaleznosci od jego przeznaczenia, a kondensator C2 do zamykania ob¬ wodu duzej czestotliwosci pomiedzy emiterem a ko¬ lektorem tranzystora Tr. Zamiast tranzystora Tr moze byc zastosowana elektroniczna lampa elektro¬ nowa, jako element wzmacniajacy, przy czym po¬ ciaga to za soba zmiany, niezbedne do zapewnie¬ nia odpowiedniej polaryzacji lampy elektronowej.Elektronowy przetwornik wedlug wynalazku ma zaciski wyjsciowe Wy, które sa polaczone z elek¬ trycznym ukladem pomiarowym, badz tez z pomoc¬ niczymi elementami ukladów automatycznej regu¬ lacji.Jest rzecza oczywista, ze duza proporcjonalnosc wartosci przesuniec liniowych do wartosci elek¬ trycznych pradu I wymaga odpowiedniego dobra¬ nia liniowej dlugosci cewek L4 i L^, dlugosci rdze¬ nia ferrytowego F w zaleznosci od srednic tych ce¬ wek i rdzenia ferrytowego.Dzialanie elektronicznego przetwornika wedlug wynalazku jest nastepujace. Przy calkowicie wysu¬ nietym rdzeniu ferrytowym F z wnetrza cewki L2, przy odpowiednio dobranych parametrach polary¬ zacji tranzystora Tr przy pomocy potencjometra R2 w obwodzie rezonansowym istnieja drgania elek¬ tryczne, które po wzmocnieniu i odwróceniu fazy tych drgan w tranzystorze Tr wystepuja równiez w cewce Lx. Dzieki bardzo malemu sprzezeniu zwroitnemu cewek Lt i L2, oraz odipowiedniemu dostrojeniu ukladu rezonansowego, prad staly po¬ bierany z zródla zasilajacego B jest malej wartosci.W miare wsuwania sie rdzenia ferrytowego F do wnetrza cewki L2, wywolanym zmiana polozenia elementu obiektu regulacji OR, nastepuje wzrost in¬ dukcyjnosci cewki L2, cp powoduje obnizenie czesto¬ tliwosci drgan w generatorze, a jednoczesnie zwiek¬ szenie sprzezenia cewek Lt i L2, co powoduje w nim wzrost amplitudy drgan elektrycznych. W miare wzrostu amplitudy drgan generowanego napiecia wzrasta proporcjonalnie wartosc pradu stalego I - pobieranego ze zródla B, dzieki czemu uzyskuje sie proporcjonalnosc przesuniec rdzenia ferrytowego F do zmian wartosci pradu I na wyjsciu przetwor¬ nika. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Elektroniczny przetwornik przesuniec liniowych na wielkosci elektryczne oparty na zasadzie gene¬ ratora napiec sinusoidalnych, zawierajacy uklad 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 50652 6 sprzezenia zwrotnego, skladajacy sie z dwóch wspólosiowo zamocowanych cewek indukcyjnych i rdzenia ferrytowego, element wzmacniajacy o- raz obwód rezonansowy, skladajacy sie z kon¬ densatora i cewki indukcyjnej, umieszczonej w obwodzie wejsciowym elementu wzmacniajacego, znamienny tym, ze ma cewke indukcyjna (L^) o uzwojeniu jednowarstwowym oraz cewke induk¬ cyjna (Li) wielkiej czestotliwosci i o uzwojeniu wielowarstwowym, oraz umieszczony przesuwnie w osi cewek (Li i L2) wspólny rdzen ferrytowy (F) polaczony mechanicznie z ruchomym elemen¬ tem obiektu regulacji (OR), przy czym liniowa dlugosc uzwojenia cewki (L2) jest znacznie wiek¬ sza od liniowej dlugosci uzwojenia cewki (Li). Elektroniczny przetwornik wedlug zastrz. 1, za¬ wierajacy obwód rezonansowy, skladajacy sie z cewki indukcyjnej i kondensatora, znamienny tym, ze obwód rezonansowy, umieszczony na wejsciu elementu wzmacniajacego (Tr) sklada sie z cewki (L2) oraz kondensatora (Ci) o nasta¬ wianej pojemnosci. Li Lz K Fig. i ^ B Fig. 2 PL