PL55461B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 20.VI.19§8 55461 KI. 21 Z/* Wos MKP G 01 r Twórca wynalazku: dr inz. Tadeusz Szweda Wlasciciel patentu; Zaklady Pomiarowo Badawcze Energetyki „Energo- pomiar", Gliwice (Polska) Elektronowy przetwornik czestotliwosci, periodycznie zmiennego napiecia elektrycznego na napiecie stale Przedmiotem wynalazku jest elektronowy uklad przetwornika czestotliwosci periodycznie zmien¬ nego napiecia elektrycznego na napiecie stale.Przetworniki tego typu znajduja szerokie zasto¬ sowanie zarówno w laboratoryjnych jak i ru¬ chowych pomiarach czestotliwosci przebiegów elektrycznych. Przetwornik bedacy przedmiotem wynalazku nalezy do grupy przetworników czesto¬ tliwosci na napiecie stale, których istotna cecha jest koniecznosc stosowania w nich co najmniej jednego czlonu generujacego impuls badz to o sta¬ lej, badz tez w okreslony sposób zmiennej po¬ wierzchni w kazdym okresie przebiegu elektrycz¬ nego o przetwarzanej czestotliwosci. W wyniku usredniania ciagu takich impulsów, otrzymuje sie na wyjsciu przetwornika sygnal stalonapieciowy (lub stalopradowy) o wartosci napiecia bedacej okreslona funkcja czestotliwosci podanego na wejscie przetwornika periodycznie zmiennego przebiegu.W znanych ukladach przetworników tego typu, jako czlony generujace wyzej wspomniane impul-. sy stosowane sa badz to czlony rózniczkujace fale prostokatna napiecia o stalej amplitudzie i czesto¬ tliwosci identycznej z czestotliwoscia przetwarza¬ na, badz uniwibratory pobudzane przebiegami o przetwarzanej czestotliwosci, badz wreszcie li¬ nie opózniajace. Uklady z czlonami rózniczkuja¬ cymi cechuje stosunkowo mala dokladnosc prze¬ twarzania oraz trudnosci pojawiajace sie gdy za- 2 chodzi potrzeba rozszerzenia zakresu pomiarowe¬ go na okreslone pasmp przetwarzanych czesto¬ tliwosci. W ukladach z uniwibratorami doklad¬ nosc przetwarzania jest ograniczona niestaloscia s elementów RC wchq£zapyclv w sklad uniwibrator ra (o zazwyczaj duzych wartosciach opornosci i po¬ jemnosci) w czasie. Przetworniki z linia opóznia¬ jaca cechuje na ogól duzy koszt wykonania.Istota wynalazku jest zastosowanie w ukladzie io przetwornika jako czlonu generujacego w kaz¬ dym okresie przebiegu wejsciowego wspomniany wyzej impulls, co najmniej jednego generatora przebiegów piloksztaltnych. Wygenerowane w kaz¬ dym okresie przebiegu impulsy piloksztaltne 15 o przetwarzanej na napiecie stale czestotliwosci moga byc badz to bezposrednio usredniane, badz tez przetwarzane najpierw na impulsy prostokatne i dopiero w tej postaci poddane procesowi usred¬ niania. Do zalet przetwornika wedlug wynalazku 20 naleza: wieksza niz w znanych rozwiazaniach do¬ kladnosc przetwarzania, stalosc charakterystyki przetwarzania oraz mozliwosc uzyskiwania za¬ równo liniowych charakterystyk przetwarzania jak i nieliniowych charakterystyk okreslonego typu. 25 Przyklad wykonania ukladu wedlug wynalaz¬ ku zostal pokazany na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy przetwornika z bez¬ posrednim usrednianiem impulsów piloksztalt¬ nych, Fig. 2 przedstawia charakterystyke przetwa- 30 rzania przetwornika z Fig. 1, Fig. 3 przedstawia 55 46155 461 3 schemat blokowy wariantu przetwornika z prze¬ miana impulsów piloksztaltnych na impulsy pros¬ tokatne, Fig. 4 przedstawia schemat ideowy przy¬ kladowego rozwiazania ukladu wzmacniajacego i usredniajacego impuls^ prostokatne, Fig. 5 przed¬ stawia charakterystyke przetwarzania przetwor¬ nika pokazanego na Fig. 3, zas Fig. 6 przedstawia schemat blokowy wariantu przetwornika z dwo¬ ma generatorami przebiegów piloksztaltnych. W pokazanej na Fig. 1 najprostszej wersji prze¬ twornika^ przebieg; periodycznie zmienny podany jest na wejscie ogranicznika amplitudy 1, który to ogranicznik pobudza swjym sygnalem wyjsciowym obcowzbudny generator] przebiegów piloksztalt¬ nych 2. Ciag impulsów piloksztaltnych podany jest na dolnoprzepustowy filtr usredniajacy 3, na którego wyjsciu pojawia sie sygnal stalonapiecia- wy Uwy. Jak wynika z charakterystyki przetwa¬ rzania pokazanej na Fig. 2, przy fx = O, na wyj¬ sciu przetwornika pojawia sie sygnal Uwy. = U0 /2, gdzie U0 — stabilizowane napiecie zasilania prze¬ twornika. Charakterystyka przetwarzania przebie-...- ga w swej poczatkowej czesci (od fx = O do tfx = 1/2RC) liniowo weriftig zaleznosci:- ;i y Uwv -= U., 1 —-f RC~- gdzie RiC sa elementami generatora piloksztalt- nego, decydujacymi o wartosci kata nachylenia przebiegu piloksztaltnego wzgledem „osi czasu. Po¬ czawszy od wartosci fx = 1/2RC, przy której Uwy ¦¦= UQ/4, charakterystyka przetwarzania przy¬ biera postac hiperboli zgodnie z relacja: U = u„ Wy 8 RC fx W ukladzie przetwornika, którego schemat blo¬ kowy przedstawia Fig. 3, periodycznie zmienny sygnal o czestotliwosci przetwarzanej fx, zostaje w sposób identyczny jak w poprzednio opisanym przykladzie zamieniony w fale prostokatna w o- graniczniku 1, uzyta nastepnie do pobudzenia ge¬ neratora przebiegów piloksztaltnych 2. Pojawiaja¬ cy sie na wyjsciu tego generatora przebieg pilo- ksztaltny zostaje zrózniczkowany przez czlon róz¬ niczkujacy 4, a nastepnie wzmocniony przez wzmacniacz 5. Sygnal wyjsciowy wzmacniacza 5, bedacy ciagiem impulsów prostokatnych, zostaje usredniony w filtrze usredniajacym 3, w efekcie czego na wyjsciu przetwornika pojawia sie syg¬ nal stalonapieciowy Uwy zgodnie z zaleznoscia: U wy f^.RC.ir gdzie RC — stala czasowa generatora piloksztalt¬ nego; U0 — stabilizowane napiecie zasilania wzmacniacza 5. Stosujac w ukladzie przetwornika podanym na Fig. 3 jako czlony 5 i 3 uklad we¬ dlug schematu polaczen przedstawionego na Fig. 4, otrzymuje sie liniowa zaleznosc sygnalu wyjscio¬ wego Uwy od czestotliwosci przetwarzanej iXf po¬ kazana na Fig. Uklad przedstawiony na Fig. 4 dziala w sposób nastepujacy: na baze tranzysto- 25 30 35 40 45 50 55 60 ra 6 sa podawane impulsy ^prostokatne! uzyskiwa¬ ne w wyniku rózniczkowania przebiegów pilo¬ ksztaltnych. Dzieki wzmacniajacym wlasnosciom tranzystora 6, na oporniku 7 pojawiaja sie impul¬ sy prostokatne o amplitudzie równej napieciu za¬ silania . wzmacniacza i szerokosci niezaleznej od przetwarzanej czestotliwosci sygnalu wejsciowego.Tranzystor 8 spelnia role inwertora, sterowanego poprzez uklad sprzegajacy, skladajacy sie z opor¬ ników 9 i 10 oraz kondensatora 11: vNa oporniku 12 wystepuje fala prostokatna, bedaca w prze¬ ciwnej fazie do fali prostokatnej wystepujacej na oporniku7 ( Obydwie fale prostokatne steruja uklad dwóch wtórników emiterowych, zbudowanych na tran¬ zystorach 13, 14 i opornikach 1£, 16. Kondensator - 17 spelnia role elementu calkujacego (usredniaja¬ cego), zas opornik' 18 stanowi opornosc obciaze¬ nia. Tranzystory 13 i 14 sa naprzemian nasycane i zatykane, przy czym gdy nasycony-jest-np.-tran- zystor 13, to prad przeplywa od szyny „O" przez , oporniki vi6; 118 i nasycony, tranzystor 13 do szy¬ ny U0 Natezenie tego pradu jest okreslone suma algebraiczna napiecia UQ i sredniej wartosci na¬ piecia wyjsciowego zapamietanej przez konden¬ sator 17 oraz w glównej mierze sumaryczna opor¬ noscia oporników 16 i 18. Po okresie czasu rów¬ nym szerokosci ujemnego impulsu wystepujacego na bazie tranzystora 13, zostaje z kolei nasycony tranzystor 14, przy czym prad przeplywa teraz przez oporniki 15 i 18 oraz zwarty tranzystor 14.Na oporniku 18 ustala sie wartosc srednia napie¬ cia, Liniowo zalezna od przetwarzanej czestotli¬ wosci fx jak to pokazano na Fig. 5.Przy zastosowaniu dwóch generatorów pilo¬ ksztaltnych, mozliwe jest uzyskanie wiekszej stro- mosci charakterystyki przetwarzania niz w po¬ przednio opisanych ukladach, przy równoczesnym zmniejszeniu wartosci elementów filtru usrednia¬ jacego. Schemat blokowy ukladu z dwoma ge¬ neratorami przebiegów piloksztaltnych przedsta¬ wia Fig. 6.Dzialanie tego ukladu jest nastepujace: sygnal o czestotliwosci f x podawany jest na ogranicznik 1, który pobudza bezposrednio generator przebie¬ gów piloksztaltnych 2, a równoczesnie poprzez in- wertor 19 taki sam generator przebiegów pilo¬ ksztaltnych 20. Dzieki zastosowaniu inwertora 19, obydwa generatory piloksztaltne 2 i 19 pracuja na przemian, w rezultacie czego w kazdym okresie przebiegu o przetwarzanej czestotliwosci genero¬ wane sa dwa impulsy piloksztaltne. Przebiegi ge¬ nerowane przez generatory 2 i 19 sa rózniczko¬ wane przez czlony rózniczkujace 4 i 21, potem pod¬ dane operacji sumowania logicznego w funktorze 22, wreszcie zostaja one wzmocnione przez wzmac¬ niacz 5. Czlon 3 jest filtrem usredniajacym ciag impulsów, na którego wyjsciu otrzymuje sie syg¬ nal stalonapieciowy Uwy, proporcjonalny do prze¬ twarzanej czestotliwosci fx# W celu otrzymania liniowej zaleznosci napiecia wyjsciowego od prze¬ twarzanej czestotliwosci mozna zastosowac w cha¬ rakterze czlonów 5 i 3 z Fig. 6 uklad przedsta¬ wiony na Fig. 4. ,55 461 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Elektronowy przetwornik czestotliwosci perio¬ dycznie zmiennego napiecia na napiecie stale, dzialajacy na zasadzie usredniania ciagu impul¬ sów generowanych w kazdym okresie periodycz¬ nie zmiennego z< czestotliwoscia przetwarzana 6 przebiegu elektrycznego o dowolnym ksztalcie, a skladajacy sie z polaczonych lancuchowTo: ogra¬ nicznika amplitudy, czlonu generujacego wspom¬ niany ciag impulsów i ukladu usredniajacego, zna¬ mienny tym, ze czlon generujacy ciag impulsów stanowi co najmniej jeden generator przebiegów piloksztaltnych. 0- {HKh^ Figi Uwy | Uo L ILo 4 & ^- 1 \. 1 ^-^ i 1 1 RgZ ^.^.^ RC f. 0- *• 1 J II {HHHH]-'"' Ftg.3KI. 21 e, 28/01 55461 MKP G 01 r iktv] Figi. l»'0 -i l™«,—{, i. i Fig5 2 4 19 tt fig 6. CKh« 5 3 Bltk. 1426/68 4000 egz. A 4 PL