PL54914B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 28. II. 1968 54914 KI. 21 a1, 36/16 MKP H03k 5\t0 UKD Twórcawynalazku: mgr inz. Andrzej Chorzempa Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk, Instytut Automatyki, War¬ szawa (Polska) l •IILIOTEKA OTEKAr Uklad do okreslania znaku róznicy przesunietych w czasie wartosci sygnalu elektrycznego Przedmiotem wynalazku jest uklad do okresla¬ nia znaku róznicy przesunietych w czasie warto¬ sci sygnalu elektrycznego, majacy zastosowanie jako element pomiarowy w ukladach regulacji au¬ tomatycznej, w szczególnosci w przekaznikowo-im¬ pulsowych regulatorach ekstremalnych, przy czym dzialanie ukladu polega na zapamietaniu wartosci sygnalu elektrycznego w danym momencie i po¬ równaniu go z wartoscia, która sygnal ten przyj¬ mie po pewnym okresie czasu. Jeden ze znanych i stosowanych do tego celu ukladów sklada sie z rdzenia magnetycznego o prostokatnej petli hi- sterezy na którym nawiniete sa trzy uzwojenia oraz z generatora drgan sinusoidalnych. Ponadto dla unikniecia uchybów spowodowanych niestabil¬ noscia generatora niezbedne jest stosowanie ukla¬ du róznicowego. Ze wzgledu na niewielka czulosc i nieliniowosc dzialania ukladu wymaga on bar¬ dzo starannego i klopotliwego opracowania. Inne znane urzadzenia stosowane w technice cyfrowej ukladów pamieciowych maja te zasadnicza wade, ze w urzadzeniach tych zachodzi koniecznosc sto¬ sowania bardzo rozbudowanych ukladów dla uzy¬ skania duzej dokladnosci, na przyklad w celu zre¬ alizowania operacji dokonywanych przez opisywa¬ ny uklad technika cyfrowa nalezaloby zastosowac przetwornik analogowo-cyfrowy, uklad pamieci i uklad porównania.Celem wynalazku jest stworzenie takiego ukla¬ du, który cechowalby sie bardzo duza prostota 10 przy jednoczesnym zachowaniu dokladnosci nie mniejszej niz l°/o.Cel ten wedlug wynalazku zostal osiagniety przez zastosowanie rdzenia ferromagnetycznego z nawi¬ nietymi czterema uzwojeniami, przy czym dwa z nich sluza do zapisywania dwóch kolejnych wartosci sygnalu wejsciowego, zas pozostale dwa sluza do odczytu znaku róznicy tych sygnalów.Wartosc sygnalu w danej chwiU transformowana jest bezposrednio na wielkosc namagnesowania rdzenia magnetycznego. Tak zaszyfrowana infor¬ macja moze byc dluzszy czas przechowywana (ba¬ dano do 1 godz.).Uklad porównywania przesunietych w czasie 15 wartosci sygnalu elektrycznego jest tytulem przy¬ kladu wykonania przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony schemat ukladu, fig. 2 — wykres petli histerezy materialu rdzenia magnetycznego, a fig. 3 — wykres cha¬ rakterystyki ukladu.Sygnal wejsciowy podawany jest na zaciski Wl.Na wejsciu ukladu znajduje sie wtórnik emitero- wy, którego zadaniem jest odseperowanie zródla sygnalu od elementu pomiarowego. Nastepnie syg¬ nal poprzez dzielnik oporowy zlozony z oporów Ri, R2 oraz potencjometru Pi podawany jest za posrednictwem dwóch wtórników emiterowyeh na uzwojenia a i b rdzenia magnetycznego o prosto¬ katnej petli histerezy.Wszystkie uzwojenia a, b, c, d sa wlaczane za 20 25 5491454914 posrednictwem kluczy tranzystorowych A, B, C, D, sterowanych z dodatkowego urzadzenia elektro¬ nicznego nie uwidocznionego na rysunku. Po po¬ daniu sygnalu startowego klucze zwierane sa w kolejnosci opisanej nizej na jednakowy czas 0,01 sek. Zalózmy, ze w chwili poczatkowej stan rdzenia okreslony jest punktem 1 na petli histe- rezy (fig. 2). Jesli nastapi wlaczenie klucza B, na uzwojenie b podane zostanie napiecie proporcjonal¬ ne do napiecia sygnalu, które spowoduje przemag- nesowanie rdzenia do punktu 2. Po wylaczeniu klucza prad. magnesujacy stanie sie równy zeru, rdzen rozmagnesuje sie nieco i punkt pracy prze¬ sunie sie do punktu 3. Oczywiscie im wieksza jest wartosc napiecia podanego na uzwojenie b, tym bardziej namagnesuje sie rdzen, zgodnie z wzo¬ rem A dt gdzie: * A0 — przyrost strumienia magnetycznego rdze¬ nia, U — napiecie podawane na uzwojenie, i — natezenie pradu w obwodzie magnesuja¬ cym.Rw — opornosc obwodu magnesujacego, T — czas magnesowania.Dla rdzeni z prostokatna petla histerezy nate¬ zenie pradu w czasie przemagnesowywania jest praktycznie stale i okreslone przez sile kóercji rdzenia Hc. Stosujac odpowiedni material magne¬ tyczny i podajac na wejscie ukladu pewne napie¬ cie odniesienia U0 mozna uczynic wielkosc iRw duzo mniejsza od U i wówczas zaleznosc miedzy przyrostem strumienia magnetycznego a podawa¬ nym napieciem jest proporcjonalna. W ten sposób przyrost strumienia magnetycznego w rdzeniu moze stanowic informacje o wielkosci sygnalu wejscio¬ wego w chwili pomiaru i w tej formie informacja ta moze byc przechowywana.Zamkniecie klucza A powoduje wlaczenie na uzwojenie a napiecia, którego wartosc w chwili po¬ miaru ma byc porównana z wartoscia poprzednio zapamietana. Kierunek nawiniecia uzwojenia a jest przeciwny do kierunku nawiniecia uzwoje¬ nia b, w zwiazku z tym, w czasie gdy klucz A jest zwarty nastapi przemagnesowanie rdzenia w prze¬ ciwnym kierunku, przy czym stan rdzenia po otwarciu klucza A (punkty 1 lub 4') (fig. 2), bedzie zalezny od róznicy wartosci zapamietanej i aktual¬ nej. Odczyt znaku róznicy dokonuje sie w na¬ stepnym etapie pracy. Natychmiast po otwarciu klucza A zamykane sa sprzezone ze soba klucze C i D. Uzwojenie c zasilane jest ze zródla stabili¬ zowanego U2 przez opornik R3 przy czym opornosc opornika R3 jest tak dobrana, aby w stanie ustalo¬ nym rdzen znajdowal sie w stanie nasycenia (punkt 5 na fig. 2). W zaleznosci od tego czy stan rdzenia po zakonczeniu poprzedniego taktu okre¬ slony byl punktem lezacym na prawo (np. 4) lub na lewo (np. 4') od punktu 5 w chwili zwarcia klucza C przemagnesowanie rdzenia nastapi w róz- 5 nych kierunkach zaznaczonych strzalkami na fig. 2.Odpowiednio na uzwojeniu d pojawi sie impuls elektryczny o polaryzacji zaleznej od kierunku przemagnesowania.W prawidlowo dzialajacym ukladzie przy rów- 10 nych wartosciach sygnalu wejsciowego w obu chwilach pomiaru przemagnesowanie powinno na¬ stepowac zawsze do punktu odniesienia 5, tak aby w takim przypadku na wyjsciu nie pojawil sie za¬ den impuls. 15 Okazuje sie jednak, ze wymaga to specjalnego nastrojenia ukladu, gdyz namagnesowanie i roz¬ magnesowanie rdzenia jednakowym napieciem wywoluje pojawienie sie impulsów na wyjsciu Wz.Nalezy dodac, ze skompensowanie tych impulsów ao dla okreslonej wartosci napiecia nie wystarcza dla" zapewnienia prawidlowej pracy dla innych napiec.Efekt ten spowodowany jest praca ukladu na cza¬ stkowych petlach histerezy (przy malych napie¬ ciach wyjsciowych), zmieniajacych sie w pewnym 25 stopniu natezeniem pradu magnesujacego (zmiana spadku napiecia na opornosc Rw) i rozmagnesowy- waniem sie rdzenia w momencie otwarcia klucza B (punkty 2 — 3) w zaleznosci od stopnia namagne¬ sowania rdzenia. W rezultacie, aby spowodowac 30 przemagnesowanie rdzenia do punktu odniesienia 5, nalezy podac na uzwojenie a i b napecia Ua i Ub rózniace sie miedzy soba i to zaleznie od wielkosci mierzonego sygnalu zgodnie z wykresem podanym na fig. 3. W tym celu nalezy napiecie podawane na 35 uzwojenie a proporcjonalnie zmniejszyc w stosun¬ ku do napiecia podawanego na uzwojenie b i od¬ jac pewne napiecie stale. Proporcjonalne zmniej¬ szenie dokonywane jest za pomoca potencjometru Pi zas dodawanie napiecia zastapione zostalo przez 40 zmiane poziomu odcinania impulsów wyjsciowych dokonywane za pomoca potencjometru P2. Krzy¬ wa (fig. 3) dla materialu magnetycznego niewiele odbiega od odcinka prostej co pozwala na uzyska¬ nie duzej dokladnosci w calym zakresie mierzo- 45 nych napiec.Uklad wedlug wynalazku moze znalezc zastoso¬ wanie w przekaznikowych regulatorach ekstremal¬ nych i innych urzadzeniach pomiarowych. 55 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad do okreslania znaku róznicy przesunietych w czasie wartosci sygnalu elektrycznego, znamien¬ ny tym, ze ma rdzen ferromagnetyczny z nawi- 55 nietymi uzwojeniami (a, b, c, d), przy czym dwa uzwojenia (a i b) sluza do zapisywania dwóch ko¬ lejnych wartosci sygnalu wejsciowego, zas inne dwa uzwojenia (c i d) sluza do odczytu znaku róz¬ nicy tych sygnalów.KI. 21 a1,36/16 54914 MKP H 03 k Ftg.i *' 5 a c~ A ¦4 ^* ^ . F,9 .2 8 s^. —• z % H u^uc \ Ftg 3 PL