RU2103801C1

RU2103801C1 - Generator converter

Info

Publication number: RU2103801C1
Application number: RU95109534A
Authority: RU
Inventors: Н.Б. Герасимов; Ю.Ф. Ермаков
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1998-01-27
Also published as: RU95109534A

Abstract

FIELD: EQUIPMENT FOR CHECKING VIBRATION OF PARTS. SUBSTANCE: converter has parallel resonance-tuned circuit whose first lead is connected to common bus and second one, to amplifier input, current inverter whose power circuit is connected in series with amplifier. Current inverter output is connected to amplifier input. Amplifier is built around field-effect transistor whose source is connected through bias circuit to first lead of parallel resonance-tuned circuit and gate is connected to second lead of this circuit. Resistor is inserted in drain circuit of field-effect transistor in series with power circuit of current inverter. EFFECT: provision for obtaining output signal proportional to Q-factor of parallel resonance-tuned circuit; improved noise immunity and accuracy of equipment. 1 dwg

Description

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в аппаратуре для измерения вибрации и расстояния. The invention relates to a vibration measuring technique and can be used in apparatus for measuring vibration and distance.

Известен генераторный преобразователь [1], содержащий источник неизменяющегося постоянного тока, соединенный последовательно с первым выводом полупроводникового бесконтактного переключателя, второй вывод которого соединен с первым выводом параллельного резонансного контура и через схему управления переключателем соединен с третьим выводом переключателя. Второй вывод параллельного резонансного контура соединен с общей шиной. Генераторный преобразователь, выполненный по указанной схеме, не позволяет обеспечить необходимую точность преобразования из-за инерционности схемы управления и бесконтактного переключателя, выполненных на отечественной элементной базе. A known generator converter [1], containing a constant-current constant current source connected in series with the first terminal of the semiconductor proximity switch, the second terminal of which is connected to the first terminal of the parallel resonant circuit and is connected to the third terminal of the switch via a switch control circuit. The second terminal of the parallel resonant circuit is connected to a common bus. The generator converter, made according to the indicated circuit, does not provide the necessary conversion accuracy due to the inertia of the control circuit and the proximity switch made on the domestic element base.

В качестве прототипа изобретения выбран генераторный преобразователь, [2] , содержащий параллельный резонансный контур, первый вывод которого подключен к общей шине, второй вывод соединен с входом усилителя; инвертор тока, включенный последовательно по цепи питания с усилителем; выход инвертора тока соединен с входом усилителя. Усилитель выполнен на полевом транзисторе, исток которого через цепь смещения соединен с первым выводом параллельного резонансного контура; сток последовательно соединен с инвертором тока по цепи питания. Затвор подключен ко второму выводу параллельного резонансного контура. As a prototype of the invention, a generator transducer, [2], containing a parallel resonant circuit, the first terminal of which is connected to a common bus, the second terminal is connected to the input of the amplifier; a current inverter connected in series through the power circuit with an amplifier; the output of the current inverter is connected to the input of the amplifier. The amplifier is made on a field-effect transistor, the source of which is connected through a bias circuit to the first output of a parallel resonant circuit; the drain is connected in series with the current inverter through the power circuit. The gate is connected to the second terminal of the parallel resonant circuit.

В прототипе зависимость выходного напряжения генератора от добротности контура за счет изменения угла отсечки тока в контуре существенно отличается от прямо пропорциональной, что не позволяет использовать его для измерения вибрации и расстояния. In the prototype, the dependence of the output voltage of the generator on the quality factor of the circuit due to a change in the angle of cutoff of the current in the circuit is significantly different from directly proportional, which does not allow using it to measure vibration and distance.

Изобретение направлено на создание генераторного преобразователя, у которого выходной сигнал прямо пропорционален добротности параллельного резонансного контура. The invention is directed to the creation of a generator converter, in which the output signal is directly proportional to the quality factor of the parallel resonant circuit.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении чувствительности и точности аппаратуры и в том, что выходное напряжение прямо пропорционально добротности параллельного резонансного контура. Поставленная задача решается следующим образом. The technical result from the use of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of the equipment and that the output voltage is directly proportional to the quality factor of the parallel resonant circuit. The problem is solved as follows.

Предлагается генераторный преобразователь, содержащий параллельный резонансный контур, первый вывод которого подключен к общей шине, второй вывод соединен с входом усилителя; инвертор тока, включенный последовательно по цепи питания с усилителем, выход инвертора тока соединен с входом усилителя. Усилитель выполнен на полевом транзисторе, исток которого через цепь смещения (резистор, соединенный параллельно с конденсатором) соединен с первым выводом параллельного резонансного контура, затвор подключен ко второму выводу резонансного контура. В цепь стока транзистора последовательно по питанию с инвертором тока включен резистор. A generator converter is proposed comprising a parallel resonant circuit, the first terminal of which is connected to a common bus, the second terminal is connected to the input of the amplifier; a current inverter connected in series through the power circuit with an amplifier, the output of the current inverter is connected to the input of the amplifier. The amplifier is made on a field-effect transistor, the source of which is connected through the bias circuit (a resistor connected in parallel with a capacitor) to the first output of the parallel resonant circuit, and the gate is connected to the second output of the resonant circuit. A resistor is connected in series with the power supply to the current inverter in the drain circuit of the transistor.

Отличительными от прототипа являются следующие признаки. Distinctive from the prototype are the following features.

В цепь стока полевого транзистора последовательно по цепи питания с инвертором тока включен резистор. A resistor is connected to the drain circuit of the field-effect transistor in series with the current inverter through the power circuit.

Выполнение генераторного преобразователя с использованием всех признаков заявляемого устройства позволяет за счет введения в цепь стока полевого транзистора последовательно по питанию с инвертором тока резистора обеспечить постоянство угла отсечки и постоянную величину тока, что в свою очередь позволяет получить прямо пропорциональную зависимость выходного напряжения от добротности параллельного резонансного контура и, соответственно, повысить точность измерения. The implementation of the generator Converter using all the features of the claimed device allows, due to the introduction of a field effect transistor into the drain circuit in series with the power supply from the resistor current inverter, to ensure a constant cutoff angle and a constant current value, which in turn allows you to obtain a directly proportional dependence of the output voltage on the quality factor of a parallel resonant circuit and, accordingly, increase the accuracy of the measurement.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Параллельный резонансный контур 1, состоящий из индуктивности L₁ и конденсатора C1, первым выводом подключен к общей шине. Второй вывод резонансного контура 1 соединен со входом усилителя 2. Усилитель 2 содержит полевой транзистор VT1, исток которого через цепь смещения, выполненную на резисторе R2, соединенном параллельно с конденсатором C2, соединен с первым выводом резонансного контура 1. Затвор транзистора VT1 подключен ко второму выводу резонансного контура 1. Сток последовательно через резистор R1 соединен с инвертором тока 3. Инвертор тока 3 выполнен на двух биполярных транзисторах VT2 и VTЗ. Инвертор тока 3 включен последовательно по цепи питания с усилителем 2. Эмиттеры транзисторов VT2 и VTЗ объединены и соединены с выводом источника питания. Коллектор транзистора VTЗ соединен с базой транзистора VT2 и собственной базой. Коллектор транзистора VY2 соединен со вторым выводом резонансного контура 1.A parallel resonant circuit 1, consisting of an inductance L ₁ and a capacitor C1, is connected to a common bus by the first output. The second output of the resonant circuit 1 is connected to the input of the amplifier 2. The amplifier 2 contains a field-effect transistor VT1, the source of which is connected to the first output of the resonant circuit 1 through the bias circuit connected to the resistor R2 connected in parallel with the capacitor C2. The gate of the transistor VT1 is connected to the second output resonant circuit 1. The drain is connected in series through a resistor R1 to a current inverter 3. The current inverter 3 is made on two bipolar transistors VT2 and VT3. The current inverter 3 is connected in series through the power circuit with amplifier 2. The emitters of the transistors VT2 and VT3 are combined and connected to the output of the power source. The collector of the transistor VT3 is connected to the base of the transistor VT2 and its own base. The collector of the transistor VY2 is connected to the second output of the resonant circuit 1.

Возможны другие варианты выполнения инвертора тока, известные из источников [2,3]. There are other options for performing a current inverter, known from sources [2,3].

Устройство работает следующим образом. В рабочем режиме при включении источника питания E положительный скачок напряжения на резонансном контуре 1 приводит к приоткрыванию транзистора VT1 усилителя 2. Ток через транзистор VT1 увеличивается и через инвертор тока 3 в нужной полярности поступает на параллельный резонансный контур 1, увеличивая амплитуду колебаний на контуре. The device operates as follows. In the operating mode, when the power source E is turned on, a positive voltage jump on the resonant circuit 1 leads to the transistor VT1 of the amplifier 2 opening. The current through the transistor VT1 increases and through the current inverter 3 in the required polarity flows to the parallel resonant circuit 1, increasing the amplitude of oscillations on the circuit.

При отрицательной полярности напряжения на контуре 1 транзистор VT1 усилителя 1 закрывается и, соответственно, прекращается ток через инвертор тока. With a negative polarity of the voltage on the circuit 1, the transistor VT1 of the amplifier 1 closes and, accordingly, the current through the current inverter stops.

В установившемся режиме транзистор VT1 усилителя 1 работает в режиме ограничения и является источником тока для инвертора тока 3. Ток через транзистор VT1 имеет импульсный характер. Его величина определяется величиной резистора R1 и напряжением питания E. Сопротивление сток-исток транзистора VT1 при открытом транзисторе VT1 много меньше сопротивления R1, а резистор R2 шунтирован по переменному току конденсатором C2. Амплитуда импульсного тока через резонансный контур 1 постоянна, напряжение на контуре пропорционально добротности в соответствии с формулой. In the steady state, the transistor VT1 of the amplifier 1 operates in the limiting mode and is the current source for the current inverter 3. The current through the transistor VT1 is pulsed. Its value is determined by the value of the resistor R1 and the supply voltage E. The drain-source resistance of the transistor VT1 with the transistor VT1 open is much less than the resistance R1, and the resistor R2 is AC-shunted by the capacitor C2. The amplitude of the pulse current through the resonant circuit 1 is constant, the voltage on the circuit is proportional to the quality factor in accordance with the formula.

U = K•I₀•Q•X_L
где:
U - уровень выходного напряжения генераторного преобразователя;
Q - добротность катушки индуктивности резонансного контура;
I₀ - уровень выходного тока инвертора тока;
K - константа;
X_L - индуктивное сопротивление катушки индуктивности. Поскольку K, I₀, X_L - постоянные, то выходной сигнал преобразователя прямо пропорционален добротности контура Q, которая в свою очередь линейно связана с расстоянием от катушки индуктивности параллельного резонансного контура до контролируемого объекта.U = K • I ₀ • Q • X _L
Where:
U is the output voltage level of the generator transducer;
Q is the quality factor of the inductor of the resonant circuit;
I ₀ - current inverter current output level;
K is a constant;
X _L is the inductance of the inductor. Since K, I ₀ , X _L are constants, the output signal of the converter is directly proportional to the Q factor of the circuit Q, which in turn is linearly related to the distance from the inductance coil of the parallel resonant circuit to the controlled object.

Генераторный преобразователь используется в датчиках виброперемещения и датчиках осевого сдвига. Максимальный диапазон преобразуемых зазоров 0^oC-4 мм. Рабочая частота 400 кГц. Величина напряжения на контуре изменяется от 1,5 до 3 В при изменении добротности от 12 до 24. Благодаря линейной зависимости напряжения от добротности и стабильности величины добротности, прибор, в котором используется генераторный преобразователь, обладает большей точностью измерений параметров вибрации конструкций.The generator transducer is used in vibration displacement sensors and axial displacement sensors. The maximum range of convertible clearances is 0 ^o C-4 mm. Operating frequency 400 kHz. The voltage on the circuit varies from 1.5 to 3 V with a change in the Q factor from 12 to 24. Due to the linear dependence of the voltage on the Q factor and the stability of the Q factor, a device that uses a generator transducer has greater accuracy in measuring vibration parameters of structures.

Литература. Literature.

1. Индуктивный датчик близости. ЭИ Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники, М., ВИНИТИ, 1987, N 3, стр. 4-5 (аналог). 1. Inductive proximity sensor. EI Devices and elements of automation and computer engineering, M., VINITI, 1987, N 3, p. 4-5 (analogue).

2. Б.И. Горшков, Элементы радиоэлектронных устройств,
М., Радио и связь, 1989 г., стр. 104
3. В.С. Гутников Интегральная электроника в измерительных устройствах,
Л., энергоиздат, 1988, с. 66 рис. 2.5.6.2. B.I. Gorshkov, Elements of electronic devices,
M., Radio and Communications, 1989, p. 104
3. V.S. Gutnikov Integrated electronics in measuring devices,
L., energy publishing house, 1988, p. 66 pic. 2.5.6.

Claims

A generator converter containing a parallel resonant circuit, the first terminal of which is connected to a common bus, and the second terminal is connected to the input of the amplifier, a current inverter connected in series with the amplifier and the output of the current injector is connected to the input of the amplifier, while the amplifier is made on a field-effect transistor whose source is connected through the bias circuit to the first terminal of the parallel resonant circuit, and the gate is connected to the second terminal of the parallel resonant circuit, characterized in that the circuit has a drain and the field-effect transistor is connected in series with the power supply with a current inverter, a resistor is turned on.