PL56960B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 5.II.1969 56960 ...4*6 rt/os MKP GOI UKD % p Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Stanislaw Aleksandrowicz, dr inz.Zdzislaw Korzec Wlasciciel patentu: Politechnika Lódzka (Katedra Elektroniki Przemy¬ slowej), Lódz (Polska) Tranzystorowy przetwornik Przedmiotem wynalazku jest tranzystorowy prze¬ twornik z czujnikami pojemnosciowymi do prze¬ twarzania zmian grubosci lub przekrojów materia¬ lów nieprzewodzacych na napiecie elektryczne.Przetworniki przetwarzajace na napiecie elek¬ tryczne zmiany pojemnosci wywolane zmiana gru¬ bosci lub przekroju materialów nieprzewodzacych maja zastosowanie w urzadzeniach kontrolno-po¬ miarowych i automatyce, sluza na przyklad do wykrywania zgrubien przedzy. Zmiany grubosci przedzy powoduja zmiany pojemnosci, które sa przetwarzane na napiecie elektryczne wykorzysta¬ ne, po wzmocnieniu, do uruchomienia organu wy¬ konawczego.Znanych jest szereg rozwiazan przetworników zmian pojemnosci na napiecie elektryczne wyko¬ nanych w oparciu o elementy lampowe. W prze¬ twornikach tych wystepuje zjawisko starzenia sie lamp oraz zmiana ich parametrów, a ponadto posiadaja one duze wymiary, utrudniajace ich uzycie w pewnych zastosowaniach, jak na przy-r klad wykrywanie zgrubien przedzy. Przetworniki te charakteryzuje takze mala sprawnosc wynika¬ jaca z koniecznosci doprowadzenia mocy potrzeb¬ nej do zarzenia lamp i mala odpornosc mecha¬ niczna, na przyklad na wstrzasy. W niektórych zastosowaniach wada moze byc równiez koniecz¬ nosc doprowadzenia wysokiego napiecia anodo¬ wego.W znanych przetwornikach tranzystorowych czujnik pojemnosciowy jest wlaczony w obwód mostka napiecia zmiennego zasilanego napieciem podwyzszonej czestotliwosci z generatora tranzy- 5 storowego. Napiecie niezrównowazenia mostka wykorzystane jest do wysterowania wzmacniacza lub ukladu przerzutnikowego. W przetworniku ta¬ kim, celem uzyskania duzej czulosci, konieczne jest stosowanie duzych napiec i duzych czesto- 10 tliwosci. Przetworniki te sa. rozbudowane, a tym samym drogie.Celem wynalazku jest opracowanie tranzystoro¬ wego przetwornika z czujnikiem pojemnosciowym pozbawionego wyzej wymienionych wad, a wiec 15 prostego i o wiekszej czulosci, umozliwiajacego wykrywanie niewielkich nierównomiernosci gru¬ bosci lub przekroju materialów nie bedacych prze¬ wodnikami pradu, jak na przyklad szklo, preszpan, papier, przedza. 20 Cel ten zostal osiagniety wedlug wnyalazku w ten sposób, ze wielkoscia wyjsciowa przetwornika jest napiecie pradu stalego proporcjonalne w przy¬ blizeniu do róznicy pojemnosci kondensatorów tworzacych czujnik przetwornika, a tym samym 25 do róznicy grubosci lub przekroju materialu znaj¬ dujacego sie miedzy okladkami tych kondensato¬ rów.Tranzystorowy przetwornik wedlug wynalazku zlozony jest z symetrycznego ukladu tranzystoro- 30 wego generatora napiecia sinusoidalnego posiada- 56 960SCMO jacego dwa sprzezone z soba jednakowe obwody rezonansowe przylaczone do ^zacisków wyjsciowych tranzystorów przy czym kazdy z obwodów rezo¬ nansowych posiada trzy szeregowo polaczone cew¬ ki oraz przylaczony do zewnetrznych zacisków tych cewek kondensator bedacy jednoczesnie po¬ jemnosciowym czujnikiem ukladu.Przedmiot wynalazku jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespól cewek w przekroju podluznym, a fig. 2 Ideowy schemat tranzystorowego przetwornika.*«;\ IJa fi*. 1 pokazany jest sekcjonowany karkas 1 posjada&cy wewnatrz rdzen ferromagnetyczny 2 sluzacy do symetryzacji ukladu. Rdzen ten umiesz¬ czony jest w nagwintowanej oprawce 3 dzieki czemu istnieje mozliwosc zmiany jego polozenia wewnatrz karkasu. • Na karkasie nawiniete sa sy¬ metrycznie cewki obu obwodów rezonansowych 4 i 4a, 5 i 5a, 6 i 6a.Liczba zwojów jednakowych cewek 6 i 6a jest mniejsza od liczby zwojów jednakowych cewek 5 i 58, a liczba zwojów jednakowych cewek 4 i *4a jest wieksza od liczby zwojów cewek 5 i 5a.Na fig. 2 elementy 4, 4a, 5, 5a, 6, 6a sa wyze] omówionymi cewkami Gwarzacymi wraz z konden¬ satorami 7 i 7a dwa jednakowe obwody rezonan¬ sowe. Kondensatory 7 i Ta tworza czujnik prze¬ twornika.Kondensator 8 przylaczony jednym zaciskiem miedzy cewkami 5 i 6, a drugim do • zacisku &azy tranzystora 9 oraz kondensator 8a przylaczony jed¬ nym zaciskiem miedzy cewkami 5a i 6a, a drugim do zacisku bazy tranzystora 9a tworzy dodatnie sprzezenie zwrotne w ukladzie zapewniajac ge¬ nerowanie drgan. Kondensatory 10 i Ma zamaka¬ ja obwód wielkiej czestotliwosci dla obu tranzy¬ storów.Oporniki 11, lla i 12 sluza do ustawienia odpo¬ wiednich punktów pracy obu tranzystorów przy czym element Ifc jest opornikiem symetryzujacym (przy dokladnym dobraniu elementów ukladu opornika lfc mozna nie stosowac), dporniki 13 i ISa wlaczone w obwody emiterów obu tranzysto¬ rów tworza wyjscie przetwornika. Oporniki te sa jednakowe jak i wszystkie pozostale elementy oznaczone ta sama liczba.Napiecie wyjsciowe miedzy zaciskami 14 i 15 jest róznica napiec na opornikach 13 i 13a i jest proporcjonalne do róznicy pradów obu tranzysto¬ rów. Napiecie to po wzmocnieniu moze sluzyc do pomiaru odchylen grubosci lub przekroju lub tez sterowac pomocnicze elementy ukladów automa¬ tycznej regulacji. Jezeli przetwornik ma sluzyc do wykrywania nierównomiernosci przy ciaglym ruchu materialu zamiast oporników 13 i 13a moz¬ na wlaczyc przeciwsobnie nawiniete pierwotne uzwojenie transformatora, a z zacisków wtórnego uzwojenia sterowac odpowiednie urzadzenia po¬ mocnicze poprzez wzmacniacz pradu zmiennego (mozna wtedy nie stosowac opornika symetryzu- jacego 12).Dzialanie tranzystorowego przetwornika nierów- nomiernosci grubosci lub przekroju na napiecie elektryczne jest nastepujace: Przy jednakowej po¬ jemnosci kondensatorów 7 i 7a, tworzacych czuj¬ nik, jedna i druga polówka ukladu pracuje ana¬ logicznie jak generator Hartley'a z ta róznica, ze sa one sprzezone ze soba indukcyjnie. W zwiazku z tym mozemy rozwazyc prace jednej polówki s przetwornika.Zacisk kolektora tranzystora 9a przylaczony jest do obwodu rezonansowego zlozonego z kondensa¬ tora 7 i cewek 4, 5 i 6 w punkcie polaczenia ce¬ wek 4 i 5. Polaczenie takie umozliwia wlaczenie 10 malej pojemnosci czujnika i mozliwosc uzyska¬ nia duzej wzglednej zmiany pojemnosci wywola¬ nej zmiana grubosci badanego materialu. Sprze¬ zenie zwrotne dla tej galezi brane jest z cewki 6a poprzez kondensator 8a do zacisku bazy tranzysto- i8 ra 9a.Dzieki autotransforrnatorowemu polaczeniu sprzezenie to jest dodatnie i zapewnia podtrzy¬ mywanie drgan. Dzieki wlaczeniu w obwodzie ba¬ zy tranzystora kondensatora 8a i opornika lla 20 oraz dzieki detekcyjnemu dzialaniu zlacza baza- -emiter tranzystora potencjal bazy jest ujemny wzgledem emitera i tranzystor pracuje w klasie C przewodzac przez czas krótszy niz pól okresu, gdy "baza jego jest dodatnia wzgledem emitera. 0 TJklad drugiej polówki pracuje identycznie z ta róznica, ze praca jego jest przesunieta w czasie o pól okresu wzgledem pierwszej polówki. Cze¬ stotliwosc pracy obu ukladów jest jednakowa dzie¬ ki sprzezeniu obwodów rezonansowych. Ze wzgle- aidu, na jednakowe warunki pracy prady obu tran¬ zystorów sa jednakowe i napiecie wyjsciowe mie¬ dzy zaciskami 14 i 15 jest równe zero.Róznica pojemnosci kondensatorów 7 i 7a two¬ rzacych czujnik zaklóca symetrie ukladu i powo- 35 duje zmiane czestotliwosci pracy oraz odksztalca poprzednio symetryczne wypadkowe napiecie du¬ zej czestotliwosci. Odksztalcenie to nastepuje dzie¬ ki zmianie zawartosci oraz przesunieciu fazy wyz¬ szych harmonicznych. Takie odksztalcone napiecie 41 jest przylozone w przeciwnych fazach poprzez kon¬ densatory 8 i 8a do zacisków baz tranzystorów.Ze wzgledu na prostujace dzialanie zlacz baza — — emiter tranzystorów i prostowanie dodatnich polówek sygnalu wielkiej czestotliwosci, na za- 45 Ciskach baz ustala sie potencjal taki, ze tranzy¬ story pracuja w klasie C Jednak dzieki temu, ze sygnal wielkiej czesto¬ tliwosci nie jest symetryczny i ze przylozony jest do baz tranzystorów w przeciwnej fazie, zacisk 50 bazy tranzystora, w którego obwodzie rezonanso¬ wym pojemnosc kondensatora jest wieksza staje sie bardziej ujemny, a zacisk bazy drugiego tran¬ zystora bardziej dodatni. W efe"kcie prad pierwsze¬ go tranzystora jest mniejszy, a drugiego wiekszy 55 niz w stanie symetrii i na zaciskach wyjsciowych pojawia sie napiecie stale. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe 61 Tranzystorowy przetwornik z czujnikiem pojem¬ nosciowym do przetwarzania zmian grubosci lub przekroju materialów nieprzewodzacych na napie¬ cie elektryczne, którego budowa oparta jest na za- 65 sadzie generatora napiecia sinusoidalnego, zna-56 960 mienny tym, ze posiada dwa jednakowe obwody rezonansowe, sprzezone z soba indukcyjnie, z któ¬ rych jeden utworzony jest z kondensatora (7) i trzech cewek (4), (5) i (6), a drugi z kondensa¬ tora 7a i trzech cewek (4a), (5a) i (6a), polaczone z zaciskami kolektorów dwóch jednakowych tran¬ zystorów v (9) i (9a), a ponadto ma dwa syme- 6 tryczne sprzezenia zwrotne utworzone przez kon¬ densatory (8) i (8a) oraz cewki (6) i (6a), oraz czujnik pojemnosciowy zlozony z kondensatorów (7) i (7a) wchodzacych w sklad obwodu rezonan¬ sowego, z którym polaczony jest on autotransfor¬ matorów© poprzez cewki (4) oraz (4a) lub przy pomocy transformatora wielkiej czestotliwosci. 4 5" 66a 5* 4* ~K\1 T/ FiS.

1. Jpftj fOa < 10 / 13a 13 Oli <^17 I C^-T-C^ 1 © 16 \ Órs Fio. Z. PL