PL99723B1 - Sposob tworzenia pochodnej amplitud napiecia przebiegu elektrycznego i uklad do tworzenia pochodnej amplitud napiecia przebiegu elektrycznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób tworzenia pochodnej amplitud napiecia prze¬ biegu elektrycznego i uklad do tworzenia pochod¬ nej amplitud napiecia przebiegu elektrycznego do stosowania w automatyce.

Stan techniki. W automatyce czesto przedmiotem operacji czlonów petli regulacyjnych jest amplitu¬ da przebiegów okresowych. Zarówno sygnaly wejs¬ ciowe pochodzace, z przetworników lub detektorów, jak i zmiany wewnatrz sieci w niektórych przypad¬ kach najdokladniej sa charakteryzowane przez szyb¬ kosc zmiany amplitudy, czyli jej pochodnej lub szybkosc zmiany pochodnej.

Znane sa sposoby i uklady rózniczkujace bierne oraz czynnne, które daja odpowiedz proporcjonalna do winian napiecia wejsciowego. Znany sposób za¬ wiera dwa tory obróbki sygnalu, z których kaz¬ dy realizuje jedno zadanie.

Pierwsze zadanie polega na wydzieleniu i wzmoc¬ nieniu wartosci pochodnej obwiedni funkcji u(t) = =U(z)sin( nia przebiegu sygnalu nosnej. Drugie zadanie po¬ lega na uzyskaniu dla pochodnej amplitud wymie¬ nionej funkcji równej zero odpowiedzi nie bedacej równa 0, lecz osiagajacej wartosc stala V=constans.

Pierwszy tor obróbki sygnalu utworzony jest za¬ tem z detektora ze zmiennym zakresem czestotli¬ wosci wydzielajacego obwiednie oraz z ukladu róz¬ niczkujacego te obwiednie. Drugi tor sklada sie ze wzmacniacza utrzymujacego na .wyjsciu staly poziom sygnalu zespolonego niezaleznie od poziomu sygnalu na wejsciu. Oba tory lacza sie w modulatorze, który dla pochodnej równej zero przenosi jedynie wartosc V=constans, a w przy¬ padku pojawienia sie pochodnej obwiedni wartosc tej pochodnej moduluje sygnal U.

Znany uklad sklada sie ze wzmacniacza napie¬ ciowego, na którego wejscie podawany jest badany przebieg wejsciowy. Wyjscie wzmacniacza jest wyjs¬ ciem calego przyrzadu. Wyjscie to polaczone jest z prostownikiem szczytowym zbudowanym z ele¬ mentów dyskretnych, to znaczy z diody germano¬ wej i kondensatora elektrolitycznego.

Przebieg z prostownika szczytowego podawany jest na odwracajace wejscie wzmacniacza napiecio¬ wego o duzym wzmocnieniu z wejsciem symetrycz¬ nym. Na wejscie nieodwracalne przychodzi napie¬ cie odniesienia z zasilacza stabilizowanego. Sygnal ze wzmacniacza z symetrycznym wejsciem póda- wany jest na uklad calkujacy zbudowany z dy¬ skretnych elementów RC i dostarczany dalej na wejscie wzmacniacza mocy.

Sygnal ze wzmacniacza mocy podawany jest na zarówke. W polu swiecenia zarówki znajduje sie fotorezystor wlaczony miedzy wejscie i wyjscie pierwszego wzmacniacza napieciowego. Niedomaga¬ nia znanych sposobów i ukladów to glównie róz¬ niczkowanie nie tylko zmian argumentu przebiegu elektrycznego lecz równiez fazy, a dla pochodnej zmiany argumentu równej zeru amplituda przebie- 99 72399 3 gu wyjsciowego jest zalezna od amplitudy przebie¬ gu wejsciowego.

Stan ten wywoluje potrzebe opracowania sposo¬ bu wzmacniania pochodnych amplitud przebiegu elektrycznego i ukladu do stosowania tego sposobu, umozliwiajacego otrzymanie z jego wyjscia odpo¬ wiedzi elektrycznej proporcjonalnej do pochodnej zmiany amplitudy badanego przebiegu elektrycz¬ nego oraz stalego poziomu napiecia dla pochodnej równej zero.

Istota wynalazku. Postawiony cel zostal zrealizo¬ wany przez opracowanie sposobu tworzenia pochod¬ nej amplitud napiecia przebiegu elektrycznego we¬ dlug wynalazku, w którym wzmacnia sie sygnal zawierajacy zmienna wartosc amplitudy przebiegu okresowego, a nastepnie zmienia sie ja na zmienna wartosc napiecia stalego przez to, iz prostuje sie go i jednoczesnie porównuje sie to napiecie stale o zmiennej wartosci ze wzorcowym napieciem od¬ niesienia pradu stalego.

Uzyskany róznicowy sygnal bledu opóznia sie o czas zalezny od potrzeby wynikajacej z zastoso¬ wania sposobu, a opózniony sygnal proporcjonalny do sygnalu bledu wykorzystuje sie do zmiany wspólczynnika przenoszeia wzmacniacza elektrycz¬ nego. Zmieniajac wspólczynnik przenoszenia otrzy¬ muje sie na wyjsciu calego ukladu odpowiedz elekt¬ ryczna proporcjonalna do pochodnej zmiany ampli¬ tudy badanego przebiegu za pomoca zmiany rezystancji petli ujemnego sprzezenia zwrotnego tego wzmacniacza przez posrednie lub bezposrednie oddzialywanie na element o zmiennej rezystancji, wlaczony w obwód petli ujemnego sprzezenia zwrot¬ nego.

Uklad do tworzenia pochodnej amplitud napiecia przebiegu elektrycznego zawiera wzmacniacz ope¬ racyjny. Do wyjscia tego wzmacniacza operacyjne¬ go jest podlaczony prostownik szczytowy, którego wyjscie jest polaczone elektrycznie z jednym z wejsc ukladu porównujacego, a drugie jego wejs¬ cie jest polaczone ze zródlem stalego lub zmienne¬ go sygnalu odniesienia o polaryzacji zgodnej z na¬ pieciem otrzymanym z prostownika szczytowego.

Wyjscie urzadzenia porównujacego przekazujace sygnal bledu jest polaczone poprzez uklad calku¬ jacy opózniajacy ten sygnal o okreslony czas, jak i przez elektryczny wzmacniacz pradu ze zródlem swiatla o zmiennej luminacji nakorzystniej pro¬ porcjonalnej do sygnalu bledu, które ma korzyst¬ nie postac zarówkki elektrycznej o malej bezwlad¬ nosci.

W obszarze dzialania tego zródla swiatla jest umieszczony fotorezystor o zmiennej rezystancji, wlaczony w obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego o zmiennym wspólczyn¬ niku przenoszenia, wzmacniajacego pochodna ampli¬ tudy badanego przebiegu elektrycznego podawane¬ go na jego wejscie, zaleznie od zmiany rezystancji fotorezystora spowodowanej zmiana luminancji o- swietlajacego go zródla swiatla dla utrzymania na wyjsciu wzmacniacza operacyjnego, który jest zarazem wyjsciem ukladu, odpowiedzi elektrycz¬ nej proporcjonalnej do pochodnej zmiany amplitu¬ dy badanego przebiegu elektrycznego.

Zaleta sposobu tworzenia pochodnej amplitudy 723 4 przebiegu elektrycznego wedlug wynalazku oraz ukladu do stosowania tego sposobu jest to, ze umo¬ zliwia otrzymanie odpowiedzi elektrycznej propor¬ cjonalnej do pochodnej zmiany amplitudy bada- » nego przebiegu. Sledzenie i pomiar pulsacji oraz fazy przebiegu przy zastosowaniu sposobu wedlug wy¬ nalazku, jak i uklad do jego stosowania pozwalaja dla pochodnej amplitudy równej zeru na otrzymanie na wejsciu ukladu odpowiedzi, która ma wartosc io niezerowa i z praktycznego wzgledu stala.

Objasnienie rysunku. Uklad do stosowania spo¬ sobu tworzenia pochodnej amplitud napiecia prze¬ biegu elektrycznego wedlug wynalazku w przykla¬ dzie wykonania jest pokazany na rysunku, który is przedstawia schemat blokowy tego ukladu.

Przyklad wykonania wynalazku. Sposób tworze¬ nia pochodnej amplitud napiecia przebiegu elekt¬ rycznego realizowany jest przez wzmocnienie sy¬ gnalu zawierajacego zmienna wartosc amplitudy przebiegu okresowego, a nastepnie zmiane jej na zmienna wartosc napiecia stalego przez to, iz pro¬ stuje sie go i jednoczesnie porównuje sie to na¬ piecie stale o zmiennej wartosci ze wzorcowym na¬ pieciem odniesienia pradu stalego.

Uzyskany róznicowy sygnal bledu opóznia sie o czas zalezny od potrzeby wynikajacej z zastosowa¬ nia sposobu, a opózniony sygnal proporcjonalny do sygnalu bledu wykorzystuje sie do zmiany wspól¬ czynnika przenoszenia wzmacniacza elektrycznego.

Zmieniajac wspólczynnik przenoszenia otrzymuje sie na wyjsciu calego ukladu odpowiedz elektrycz¬ na proporcjonalna do pochodnej zmiany amplitudy badanego przebiegu, za pomoca zmiany rezystancji petli ujemnego sprzezenia zwrotnego tego wzmac- niacza, przez posrednie lub bezposrednie oddzialy¬ wanie na element o zmiennej rezystancji wlaczony w obwód petli ujemnego sprzezenia zwrotnego? Natomiast uklad do tworzenia pochodnej ampli¬ tud napiecia przebiegu elektrycznego ma miedzy 40 wejscie WE wzmacniacza operacyjnego WO, a jego wyjscie, stanowiace zarazem wyjscie WY calego u- kladu podlaczony obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego, do którego jest wlaczony fotorezystor Rf o zmiennej rezystancji.

« Wyjscie wzmacniacza operacyjnego WO jest rów¬ niez polaczone poprzez prostownik szczytowy PS z jednym z wejsc ukladu porównujacego KO, któ¬ rego drugie wejscie U jest polaczone ze zródlem napiecia odniesienia. Wyjscie ukladu porównujace- 50 go KO jest z kolei polaczone ze wzmacniaczem pra¬ du WP poprzez uklad calkujacy UC opózniajacy, a dobrany doswiadczalnie czas jest zalezny od za¬ stosowania sposobu. Natomiast wyjscie wzmacnia¬ cza pradu WP jest polaczone za posrednictwem 55 zacisku A ze zródlem swiatla 2 umieszczonym w poblizu fotorezystora Rf, które ma postac zarówki elektrycznej o malej bezwladnosci, oswietlajacej w sposób zmienny fotorezystor Rf podlaczony za posrednictwem zacisków C i D z wejsciem i wyjs- eo ciem wzmacniacza operacyjnego WO, umozliwiajac dzieki temu otrzymanie na wyjsciu WY ukladu od¬ powiedzi elektrycznej proporcjonalnej do pochodnej zmiany amplitudy badanego przebiegu elektrycz¬ nego. 6B Dzialanie ukladu. Przebieg wejsciowy jest do-5 99 723 6 prowadzony na wejscie nie odwracajace faze wzma¬ cniacza operacyjnego WO. Wzmocnienie tego wzma¬ cniacza zalezy miedzy innymi od wartosci rezy¬ stancji Rf. Wzmocniony sygnal wejsciowy pojawia sie na wyjsciu calego ukladu WY.

Sygnal wyjsciowy uzyskiwany z wyjscia wzmac¬ niacza operacyjnego WO jest równiez przekazy¬ wany do wejscia prostownika szczytowego PS. Po wyprostowaniu i wygladzeniu sygnalu na wyjsciu prostownika PS powstaje stale napiecie proporcjo- nalne do amplitudy przebiegu na wyjsciu wzmac¬ niacza operacyjnego WO. Napiecie stale z prostow¬ nika PS jest podawane na jedno z wejsc ukladu porównujacego KO. Na drugie wejscie tego ukladu KO jest podawane stale napiecie odniesienia o po¬ laryzacji zgodnej z napieciem z prostownika szczy¬ towego PS, lub tez sygnal uzyskiwany z zamienio¬ nego w taki sam sposób innego sygnalu wejscio¬ wego, zawierajacego zmienna wartosc amplitudy przebiegu okresowego.

Na wyjsciu ukladu porównujacego KO otrzymu¬ je sie sygnal bledu, lub sygnal proporcjonalny do ich róznicy, który podawany jest na wejscie ukla¬ du calkujacego UC, który opóznia sygnal ten o czas zalezny od zastosowania sposobu i przekazuje do wyjscia wzmacniacza pradu WP. Sygnal prze¬ kazywany do wzmacniacza pradu WP jest wzmoc¬ niony i nastepnie przekazywany do zarówki 2 o- swietlajacej umieszczony w polu jego dzialania fotorezystor Rf, co powoduje przez intensywniejsze oswietlenie lub ogrzewanie, zmniejszenie sygnalu otrzymywanego na wyjsciu WY ukladu. Jasnosc swiecenia zarówki 2 jest w przyblizeniu proporcjo¬ nalna do pradu plynacego przez nia ze wzmacnia¬ cza WP, czyli do róznicy napiecia na wejsciach ukladu porównujacego KO.

Zarówka 2 oswietla ze zmienna intensywnoscia fotorezystor Rf wlaczony w petle ujemnego sprze¬ zenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego WO i w ten sposób decyduje o wzmocnieniu tego wzmac¬ niacza. Wzmocnienie ustali sie na takim poziomie, przy którym napiecia na wejsciach ukladu porów¬ nujacego beda sobie równe i sygnal bledu bedzie bliski zeru. Odpowiada temu okreslona i zawsze ta sama wartosc napiecia WY ukladu.

W przypadku, jezeli nastepuje powolna zmiana przebiegu na wejsciu WE ukladu, na przyklad wzrost napiecia, spowoduje ona wzrost, napiecia na wyjsciu WO, oraz wzrost napiecia.na prostow¬ niku szczytowym PS. Na wejsciach ukladu porów¬ nujacego KO powstaje róznica napiec — na¬ piecie prostownika PS i napiecie odniesienia U.

Konsekwencja tego jest powstanie na wyjsciu ukladu porównujacego KO sygnalu bledu lub róz¬ nicowego, który po przejsciu przez uklady UC i WP spowoduje podgrzanie w sposób zmienny za¬ rówki 2, co zwieksza jej oddzialywanie na foto¬ rezystor Rf. Element ten zmniejsza swoja rezystan¬ cje, powodujac zmniejszenie wzmocnienia wzmac¬ niacza WO.

Zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza operacyj¬ nego WO bedzie bliskie zeru, czyli napiecie poda¬ ne na wejscie ukladu porównujacego KO z prostowni¬ ka szczytowego PS bedzie równe napieciu odniesie¬ nia U. Oznacza to, ze amplituda napiecia na wyjs¬ ciu WY ukladu bedzie równa wartosci odniesienia U, a kazda odchylka od tego napiecia spowoduje zaistnienie wyzej opisanych zmian prowadzacych az do spelnienia wspomnianej równosci.

Opisany mechanizm zmian zaklada powolny wzrost napiecia wejsciowego. Zmniejszenie napie¬ cia wejsciowego spowoduje wystapienie opisanych zjawisk w kierunku odwrotnym. W przypadku, je¬ zeli napiecie wejsciowe podawane na wejscie WE w ukladu zmienia sie wystarczajaco szybko, reakcja bloków PS i KO bedzie taka sama, jak przy zmia¬ nach wolnych. Na wyjsciu KO pojawi sie sygnal bledu, lecz jego. szybkie pojawienie sie na wzmac¬ niaczu pradu WP i zarówce 2, lub elemencie grzej- nym G zostanie opóznione przez uklad calkujacy UC.

Zarówka 2 nie zdazy zmienic jasnosci swiecenia na rezystor Rf i wzmacniacz nie skompensuje zmian zachodzacych na wejsciu. Wynikiem tego be¬ dzie wzmocnienie zmiany amplitudy sygnalu wejs- w ciowego proporcjonalne do szybkosci zmiany.

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe « i. Sposób tworzenia pochodnej amplitud napie¬ cia przebiegu elektrycznego, znamienny tym, ze wzmacnia sie sygnal zawierajacy zmienna wartosc amplitudy przebiegu okresowego, który nastepnie zamienia sie na zmienna wartosc napiecia stalego a° przez to, iz prostuje sie go i jednoczesnie porównu¬ je sie to napiecie stale o zmiennej wartosci ze wzorcowym napieciem odniesienia pradu stalego, a nastepnie uzyskany róznicowy sygnal bledu opóz¬ nia sie o czas zalezny od potrzeby wynikajacej z 35 zastosowania sposobu, z kolei opózniony sygnal proporcjonalny do sygnalu bledu wykorzystuje sie do zmiany wspólczynnika przenoszenia przez od¬ dzialywanie sygnalem na element o zmiennej re¬ zystancji, jak i do otrzymania na wyjsciu odpo- 40 wiedzi elektrycznej proporcjonalnej do pochodnej zmiany amplitudy wzmacnianego przebiegu.

2. Uklad do tworzenia pochodnej amplitud na¬ piecia przebiegu elektrycznego, zawierajacy wzmac¬ niacz operacyjny pochodnej amplitudy przebiegu « elektrycznego, znamienny tym, ze do wyjscia wzmacniacza operacyjnego (WO) jest podlaczony prostownik szczytowy (PS), którego wyjscie jest polaczone z jednym z wejsc ukladu porównujacego (KO), natomiast drugie jego wejscie jest polaczone 50 ze zródlem (U) stalego lub zmiennego sygnalu od¬ niesienia o polaryzacji zgodnej z napieciem otrzymanym z prostownika (PS), a jego wyjscie przekazujace sygnal bledu jest polaczone z zaci¬ skiem (A), zadajacym wartosc regulowanej elek- 55 trycznie rezystancji (RZ), poprzez uklad calkujacy (UC) opózniajacy ten sygnal o okreslony czas, jak i elektryczny wzmacniacz pradu (WP), natomiast obiektem oddzialywania sygnalu z zaciskiem (A) jest regulowana elektrycznie rezystancja (RZ), któ- 60 rej zaciski (B) i (C) wlaczone sa w obwód sprzeze¬ nia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego (WC) o zmiennym wspólczynniku przenoszenia, wzmacniaja¬ cego pochodna ampitudy badanego przebiegu elekt¬ rycznego podawanego na jego wejscie (WE), zaleznie •5 od zmiany rezystancji elementu o regulowanej elekt-99 723 rycznic rezystancji (RZ) polaczonej z zaciskami (B) i (C), przy czym wyjscie wzmacniacza operacyjnego kazujacego odpowiedz elektryczna proporcjonalna do pochodnej zmiany amplitudy badanego przebie¬ gu elektrycznego. fia.l OZGraf. Lz. 1966 naklad 110+17 egz. Cena 45 zl