Pierwszenstwo: 55096 Opublikowano: 25.Y.1968 ia_2UerS67J)2~ MKP G Ol r Oj C^Y ILLNIA Twórca wynalazku: dr inz. Zbigniew Kedryna Wlasciciel patentu: Politechnika Wroclawska, Wroclaw (Polska) Elektroniczny watomierz przeplywowy Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny wa- tomierz przeplywowy, który wlaczony miedzy zró¬ dlo zasilania a obciazenie pozwala na pomiar mo¬ cy pobieranej przez to obciazenie w zakresie cze¬ stotliwosci akustycznych i radiowych.W dotychczas znanych watomierzach podobnego typu stosuje sie uklady termoelementów wlaczo¬ ne bezposrednio w obwód napieciowy i pradowy przyrzadu. Powoduje to duzy pobór mocy przez sam watomierz, a ze wzgledu na mala przeciazal- nosc termoelementów wymaga przedsiebrania klo¬ potliwych srodków ostroznosci dla zapobiezenia mozliwosci zniszczenia watomierza.Zas wskazania watomierzy w których do mno¬ zenia wykorzystuje sie kwadratowe odcinki cha¬ rakterystyk lamp badz elementów pólprzewodni¬ kowych, zmieniaja sie z czasem na skutek zmian ksztaltu charakterystyk tych elementów w miare starzenia lub zmian temperatury otoczenia. Wy¬ mienione przyczyny powoduja, ze przyrzady obu tych typów nie wyszly praktycznie poza stadium opracowan laboratoryjnych.Celem wynalazku jest umozliwienie pomiaru mocy pobieranej przez obciazenie w zakresie cze¬ stotliwosci akustycznych i radiowych, przy mozli¬ wie malym poborze mocy przez watomierz i jed¬ noczesne zwiekszenie jego przeciazalnosci.Cel ten zostal osiagniety przez zbudowanie ukla¬ du zlozonego z trzech termoelementów zasilanych z co najmniej dwóch wzmacniaczy elektronicznych 10 15 20 25 30 w ten sposób, ze sygnal zasilajacy pierwszy ter¬ moelement jest proporcjonalny zarówno dc na¬ piecia jak i do pradu pobieranego przez obcia¬ zenie. Sygnal zasilajacy drugi termoelement jest proporcjonalny tylko do napiecia panujacego na obciazeniu. Ostatni termoelement wlaczony jest tak miedzy cba wzmacniacze, by sygnal zasilajacy go byl proporcjonalny wylacznie do pradu pobie¬ ranego przez obciazenie.Sily termoelektryczne tych termoelementów sa proporcjonalne do kwadratów sygnalów, a ich obwód wtórny polaczony jest w ten sposób, ze od sily elektromotorycznej pierwszego odejmuja sie sily elektromotoryczne dwóch pozostalych. W re¬ zultacie wypadkowa sila elektromotoryczna jest proporcjonalna do sredniej wartosci iloczynu na¬ piecia i pradu pobieranego przez obciazenie, czyli do mocy elektrycznej pobieranej przez to obcia¬ zenie.Watomierz pracujacy na tej zasadzie umozliwia pomiary mocy w szerokim zakresie czestotliwosci i mocy, przy malym poborze wlasnym. Przy od¬ powiednim poborze charakterystyk wysterowania wzmacniaczy wykluczona jest mozliwosc znisz¬ czenia termoelementów na skutek przeciazenia watomierza.Wynalazek zostanie blizej objasniony ha przy¬ kladach wykonania, z których fig. 1 przedstawia uklad-watomierza z dwoma wzmacniaczami elek¬ tronicznymi, a fig. 2 przedstawia przyklad rozwia- 5509655096 zania wielozakresowego watomierza w którym ro¬ le wzmacniaczy spelniaja wtórniki katodowe.Przyklad I: Watomierz wedlug wynalazku sklada sie ze stalego lub zmiennego opornika pradowego 1, opornika napieciowego 2, wzmac¬ niaczy elektronicznych 3 i 4, termoelementów 5, 6 i 7, oraz wskaznika wychylowego 8. Na oporni¬ ku pradowym* 1 powstaje spadek napiecia UA proporcjonalny do pradu pobieranego przez ob¬ ciazenie. Wzmacniacz 3 sterowany jest napieciem równym sumie Ut i napiecia Uu panujacym na obciazeniu pobierajacym moc mierzona. Napiecie wyjsciowe tego wzmacniacza steruje termoele- ment 5. SEM tego termoelementu jest proporcjo¬ nalna do kwadratu sumy: (Uj + UL )a = TJ2 + + 2UJUU+U2, Od tej sily elektromotorycznej odejmuje sie sile elektromotoryczna termoelemenrbu 7 sterowanego przez wzmacniacz 4. Ta sila ^elektromotoryczna jest proporcjonalna do Ug. Odejmuje sie równiez sile elektromotoryczna termcelementu 6 wlaczo¬ nego pomiedzy wyjscia wzmacniaczy 3 i 4 pro¬ porcjonalna do Uj. W rezultacie wskaznik 8 ste¬ rowany jest sila elektromotoryczna proporcjonal¬ na do iloczynu 2^^* którego srednia wartosc jest z kolei proporcjonalna do Uicoscp czyli do mocy P pobieranej przez obciazenie: E = = cUIcoscp = cP gdzie: E — wypadkowa sila elektromotoryczna wskazywana przez wskaznik 8, c — stala zalezna od parametrów urzadzenia, I — prad pobierany przez obciazenie, q — kat przesuniecia miedzy pradem a napieciem.Wskazania te sa dokladnie proporcjonalne do mocy P jezeli wzmocnienie obu wzmacniaczy 3 i 4 jest stale i dokladnie takie samo, oraz jezeli ich opornosci wyjsciowe sa pomijalnie male wzgledem opornosci grzejników termoelementów 5, 6, 7. Ponadto opornosci grzejników termoele¬ mentów 5, 6, 7 i ich charakterystyki musza byc dokladnie wyrównane. Zmiane zakresu prado¬ wego przyrzadu uzyskuje sie przez zmiane opor¬ nosci opornika 1.Przyklad II. Warunek bardzo malej opor¬ nosci wyjsciowej wzmacniaczy mozna pominac przez zwiejkszenie liczby wzmacniaczy i rozdzie¬ lenie obwodów grzejników termoelementów 5, 6, 7 tak jak na fig. 2, gdzie role wzmacniaczy pel¬ nia wtórniki katodowe 9, 10, 11, 12, 13 i 14. W rozwiazaniu tym uzyskuje sie dodatkowo moz¬ nosc zmian zakresu napieciowego przyrzadu po¬ przez zmiane stosunku podzialu napiecia Uu na dzielniku zlozonego ze zmiennych oporników na¬ pieciowych 15 i 16. Oznaczajac napiecie zbierane z dzielnika napiecia przez muy , gdzie: m — jest stosunkiem podzialu napiecia na dzielniku z opor¬ ników 15 i 16 wyznacza sie SEM-ne poszczegól¬ nych termoelementów nastepujaco: e5 = k(Uu + Ui - mUu)2 = 5 =k(l -m)2Uu + 2(l -m)UuUi + U^ e6 = k(Uu+ Ui - Uu)2 = k U* e7 = k(Uu- mUu)2 = k(l - m)2 u\ gdzie: k — jest stalym wspólczynnikiem zalez- 10 nyim od wzmocnienia wzmacniaczy 9, 10, 11, 12, 13, 14 i parametrów termoelementów. W ukladzie watomierza wedlug fig. 2 tak samo jak w po¬ przednim przykladzie od SEM e5 odejmuja sie SEM-ne e6 i e7. 15 W rezultacie wypadkowa sila elektromotoryczna jest: E = e5 - e6- e7 = 2k (1 - mp UuUi Poniewaz Uj = al gdzie: a — jest wspólczyn¬ nikiem zaleznym od wielkosci oporu szeregowe- 20 go 1, zas I — jest natezeniem pradu pobieranego przez obciazenie, stad wiec: E = 2ka (1 - m)2 Uu I a srednia wartosc tego iloczynu równa 2ka (1 — m)2 UuIcos jest proporcjonalna do mocy pobieranej przez ob¬ ciazenie.Zakresy napieciowe watomierza zbudowanego wedlug schematu fig. 2 zmieniane sa przez zmia¬ ne stopnia podzialu dzielnika napiecia, zlozonego z oporników 15 i 16, a zakresy pradowe zmienia sie przez zmiane opornosci opcrnika pradowe¬ go 1. 25 20 35 PL