SU1714529A2

SU1714529A2 - Dc voltage indicator

Info

Publication number: SU1714529A2
Application number: SU894791593A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Федоренко
Original assignee: Ставропольское высшее военное инженерное училище связи им.60-летия Великого Октября
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение касаетс электроизмерений и может быть использовано дл дистанционного контрол наличи и отклонени напр жений от заданных уровней. Цель изобретени - повышение достоверности дис- танционного контрол посто нногонапр жени путем, смещени гармонических составл ющих высокочастотного колебани в соседние частотные области, подверженные одинаковым затухани м среды распространени . Эта цель достигаетс применением полосовых фильтров 6-8, преобразовател частоты 9, среды распространени колебаний 11. Устройство содержит также источник посто нного напр жени 1, усилитель напр жени 2, генераторы синусоидальных колебаний 3, 10 полосовые фильтры 4, 5, амплитудные детекторы 12, 13, делитель напр жени 14, компараторы 15,16, управл емые генераторы 17, 18 и элемент сигнализации 19. 3 ил.19Г^^i^ (Лю о>&гоThe invention relates to electrical measurements and can be used to remotely monitor the presence and deviation of voltages from predetermined levels. The purpose of the invention is to increase the reliability of remote control of constant voltage by displacing the harmonic components of the high-frequency oscillation to adjacent frequency regions exposed to the same attenuation of the propagation medium. This goal is achieved by using bandpass filters 6-8, frequency converter 9, oscillation propagation medium 11. The device also contains a DC voltage source 1, voltage amplifier 2, sinusoidal oscillators 3, 10 bandpass filters 4, 5, amplitude detectors 12, 13, voltage divider 14, comparators 15,16, controlled generators 17, 18, and alarm element 19. 3 or 19G ^^ i ^ (Liu > &

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл дистанционного контрол и индикации наличи и отклонени напр же НИИ от заданных уровней.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to remotely monitor and indicate the presence and deviation of the scientific research institute from specified levels.

По авт. св. № 1615634 известен индикатор посто нного напр жени , содержащий источник посто нного напр жени , генератор синусоидальных колебаний, среду распространени колебаний, два полосовых фильтра, два амплитудных детектора, делитель напр жени , два компаратора, два управл емых генератора, элемент сигнализации и усилитель напр жени , состо щий из бипол рного транзистора, четырех резисторов и двух конденсаторов.By bus. St. No. 1615634 is known a constant voltage indicator comprising a source of constant voltage, a generator of sinusoidal oscillations, a propagation medium of oscillations, two band-pass filters, two amplitude detectors, a voltage divider, two comparators, two controlled oscillators, an alarm element and a voltage amplifier consisting of a bipolar transistor, four resistors and two capacitors.

Недостатком данного индикатора вл етс низка достоверность передачи результата контрол посто нного на{1р жени , так как гармонические составл ющие высокочастотного колебани , вл ющиес носител ми измеренной информации, имеют большой разнос по частоте (как правило, расположены в различных частотных диапазонах) и подвержены различным затухани м.The disadvantage of this indicator is the low reliability of the transfer of the control result to constant over {1p, because the harmonic components of the high-frequency oscillation, which are carriers of the measured information, have a large frequency spacing (as a rule, are located in different frequency ranges) and are subject to different attenuation m

Так, например, при формировании генератором колебани на частоте 15 МГц разнос по частоте между гармоническими составл ющими высокочастотного колебани на выходе усилител кратен 15 МГц. Следовательно, перва гармоническа составл юща находитс в коротковолновом диапазоне частот, а втора гармоническа составл юща - в ультразвуковом диапазоне . Так как дл данных диапазонов частот законы распространени радиоволн и,соответственно , законы затухани колебаний различны, то отношение амплитуд гармонических составл ющих на выходе среды распространени не будет достоверно соответствовать контролируемому напр жению .For example, when a oscillator is formed at a frequency of 15 MHz, the frequency separation between the harmonic components of the high frequency oscillation at the amplifier output is a multiple of 15 MHz. Consequently, the first harmonic component is in the short-wave frequency range, and the second harmonic component is in the ultrasonic range. Since for these frequency bands the laws of radio wave propagation and, accordingly, the laws of attenuation of oscillations are different, the ratio of the amplitudes of the harmonic components at the output of the propagation medium will not reliably correspond to the controlled voltage.

Цель изобретени - повышение достоверности дистанционного контрол посто нного напр жени путем смещени гармонических составл ющих высокочастотного колебани в соседние частотные области, подверженные одинаковым затухани м среды распространени .The purpose of the invention is to increase the reliability of remote control of a constant voltage by shifting the harmonic components of the high-frequency oscillation to adjacent frequency regions subject to the same attenuation of the propagation medium.

Поставленна цель достигаетс тем, что в индикатор посто нного напр жени , содержащий источник посто нного напр жени , последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, усилитель напр жени , среду распространени колебаний, первый полрсовой фильтр, первый амплитудный детектор, делитель напр жени , первый компаратор, первый управл емый генератор и элемент сигнализации , последовательно соединенный второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу среды распространени колебаний, и второй амплитудный детектор,The goal is achieved by the fact that a constant voltage indicator containing a constant voltage source, series-connected sinusoidal oscillations, voltage amplifier, oscillation propagation medium, first polarizer filter, first amplitude detector, voltage divider, first comparator, first a controlled oscillator and an alarm element, a second band-pass filter connected in series, the input of which is connected to the output of the propagation medium p,

выход которого подключен к второму входу делител напр жени , и последовательно соединенные второй компаратор, информационный вход которого подключен к выходу делител напр жени , и второй управл емый генератор, выход которого подключен к входу элемента сигнализации, дополнительно введены третий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилител напр жени , последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилител напр жени , преобразователь частоты и п тый полосовой фильтр, выход которого соединен с выходом третьего полосовогоthe output of which is connected to the second input of the voltage divider, and the second comparator connected in series, the information input of which is connected to the output of the voltage divider, and the second controlled generator, the output of which is connected to the input of the alarm element, the third band-pass filter, whose input is connected to output voltage amplifier, serially connected fourth band-pass filter, the input of which is connected to the output of the voltage amplifier, frequency converter and fifth band-pass filter, output d is connected to the output of the third bandpass

0 фильтра и подключен к входу среды распространени колебаний, и дополнительный генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен к гетеродинному входу преобразовател частоты.0 of the filter and connected to the input of the oscillation propagation medium, and an additional generator of sinusoidal oscillations, the output of which is connected to the heterodyne input of the frequency converter.

5 На фиг. 1 приведена структурна электрическа схема предлагаемого индикатора посто нного напр жени ; на фиг. 2 - вариант принципиальной схемы усилител напр жени ; на фиг. 3 - спектры колебаний.5 In FIG. 1 shows the structural electrical circuit of the proposed DC voltage indicator; in fig. 2 is a variant of the voltage amplifier concept; in fig. 3 - vibration spectra.

0 Индикатор содержит источник 1 посто нного напр жени , усилитель 2 напр жени , генератор 3 синусоидальных . колебаний, п ть полосовых фильтров 4-8, преобразователь 9 частоты, дополнительный генератор 10 синусоидальных колебаний , среду 11 распространени колебаний, два амплитудных детектора 12,13, делитель 14 напр жени , два компаратора 15 и 16, два управл емых генератора 17 и 18 и эле0 мент 19 сигнализации.0 The indicator contains a source of 1 constant voltage, amplifier 2 voltage, generator 3 sinusoidal. oscillations, five bandpass filters 4-8, frequency converter 9, additional generator 10 sinusoidal oscillations, oscillation propagation medium 11, two amplitude detectors 12.13, voltage divider 14, two comparators 15 and 16, two controlled oscillators 17 and 18 and element 19 alarm.

Усилитель 2 напр жени (фиг. 2) содержит бипол рный транзистор 20, четыре резистора 21-24 и два компаратора 25 и 26. Нафиг.З представлены спектры колеба5 НИИ на выходе усилител 2 напр жени (а) и на входе среды 11 распространени колебаний (б), где { Imk }k.i,2,... - амплитуды гармонических составл ющих выходного тока усилител 2; {fk}k i,2,... -:частоты гармонических составл ющих выходного тока усилител 2; f2 - преобразованна частота второй гармонической составл ющей тока на выходе питого полосового фильтра 8.Voltage amplifier 2 (Fig. 2) contains a bipolar transistor 20, four resistors 21-24, and two comparators 25 and 26. Figure 3 shows the oscillation spectra of the scientific research institute at the output of voltage amplifier 2 (a) and at the input of oscillation propagation medium 11 (b), where {Imk} ki, 2, ... are the amplitudes of the harmonic components of the output current of amplifier 2; {fk} k i, 2, ... -: harmonic components of the output current of amplifier 2; f2 is the transformed frequency of the second harmonic component of the current at the output of the band-pass filter 8.

Контролируемое напр жение с источника 1 посто нного .напр жени подаетс через резисторы 21 и 22 на базу бипол рного транзистора 20 усилител 2 напр жени . Кроме того, с генератора 3 синусоидальных колебаний через конденсатор 25 на базу бипол рного транзистора 20 подаетс гармонический высокочастотный сигнал. Номиналы резисторов 21 и 22 подбираютс таким образом, чтобы напр жение смещени , подаваемого на базу бипол рного транзистора 20, обеспечивало нелинейный режим работы данного транзистора. В этом случае с коллектора транзистора 20 снимаетс колебание, ток которого имеет определенный угол отсечки © и определенные амплитуды гармоник lmi, Im2, 1тЗ.... Высокочастотный сигнал с выхода усилител 2 напр жени поступает на вход третьего полосового фильтра 6, настроенного на частоту fi первой гармоники, и на вход четвертого полосового фильтра 7, настроенного на частоту f2 второй гармоники. Выделенна четвертым полосовым, фильтром 7 втора гармоническа составл юща поступает на сигнальный вход преобразовател 9 частоты , на гетеррдинный вход которого с выхода дополнительного .генератора 10 синусоидальных колебаний Подаетс сигнал гетеродинной частоты frei, несколько .меньшей частоты f 1 первой гармоники выходного тока усилител 2: frei fi. П тый полосовой фильтр 8, подключенный к выходу преобразовател 9 частоты, .выдел ет смещенную вторую гармоническую составл ющую на частоте fi fa - frer, наход щейс вблизи частоты f 1 первой гармоники выходного тока усилител 2. Таким образом, с объединенных выходов фильтров 6 и 8 в среду распространени колебаний поступают перва и смещенна втора гармоническа составл ющие тока с амплитудами lmi, Im2 и на частотах fi, f2 соответственно. Сложный высокочастотный сигнал проходит через среду 11 распространени и поступает на входы полосовых фильтров 4 и 5. При этом первый полосовой фильтр 4 настроен на частоту fi первой гармоники, а второй полосовой фильтр 5 - на смещенную частоту f2 второй гармоники. С выходов фильтров 4 и 5 отфильтрованные гармонические составл ющие поступают на входы соответственно первого и второго амплитудных детекторов 12 и 13, предназначенных дл определени амплитуд первой и смещенной второй гармоник тока Ui и Гт2 . Выходы амплитудных детекторов 12 и 13 подключены к соответствующим входам делител , 14 напр жени , предназначенного дл нахождени отношени амплитуд первой и второй гармоник где К - коэффициент передачи тока в тракте преобразователь 9 частоты фильтр 8. При стабильном источнике ,1 посто нного тока, а следовательно, и стаб,ильном угле отсечки 0 выходного тока усилител 2 отношение амплитуд -J- посто нно и независимо от величины затуханий в среде 11 распространени колебаний . В случае нестабильности контролируемого напр жени значение угла отсечки , 0 измен етс , а следовательно, измен етс и отношение гармоник -:- , что приводит к изменению напр жени сигнала на выходе делител 14 напр жени , поступающего на информационные входы компараторов 15 и 16. На вторые (опорные) входы соответствующих компараторов подаютс опорные напр жени верхнего Ев и нижнего Ен уровней, определ ющие поле допуска изменени контролируемого напр жени . Если напр жение с выхода делител 14 напр жени меньше опорного напр жени ЕН нижнего уровн , то на выходе компараторов 15 и 16 формируютс логические 1 и О соответственно. При этом на выходе управл емого генератора 18 присутствует сигнал логической 1, а на выходе управл ющего генератора 17 формируютс импульсы с частотой 1 Гц, и элемент 19 сигнализации выдает прерывистый световой сигнал с той же пониженной частотой следовани , равной 1 Гц. Когда выходной сигнал делител 14 находитс в зоне между опорными напр жени ЕН и ЕВ, то на выходах обоих компараторов 15 и 16 присутствуют логические О, а на выходах управл емых генераторов 17 и 18 - логические 1, и элемент 19 сигнализации излучает световой сигнал не-, прерывно, что соответствует случаю стабильности контролируемого напр жени Ек. Если выходное напр жение делител 14 напр жени больше Ев (что возможно при увеличении угла отсечки выходного тока усилител 2, вызванном увеличением контролируемого напр жени ), то на выходах компараторов 15 и 16 присутствуют логические О и 1 соответственно, а на выходе управл емого генератора 18 формируютс импульсы с частотой 4 Гц, и элемент 19 сигнализации выдает прерывистый световой сигнал с той же повышенной частотой следовани 4 Гц. Таким образом, при изменении контролируемого напр жени измен етс угол отсечки выходного тока усилител 2 напр жени , использующего в качестве источника смещени источник 1 контролируемого напр жени , а следовательно. измен етс и соотношение амплитуд гармоник выходного тока. Так как втора гармоника выходного тока переноситс по частоте в диапазон, соседний с частотой первой гармоники, то амплитуды гармоник подвержены одинаковым затухани м среды распространени колебаний. При атом отношение амплитуд данных гармоник, а следовательно , и результат контрол напр жени не завис т от изменений параметров среды распространени , что значительно повышает достоверность дистанционного контрол посто нного напр жени . Формула и 30 бретени Индикатор посто нного напр жени по авт. св.,№ 1615634, отличающи и с тем, что, с целью повышени достоверности дистанционного контрол посто нного напр жени путем смещени гармонических составл ющих высокочас тотного колебани в соседние частотные области, подверженHbie одинаковым затухани м среды распространени , в него дополнительно введены третий полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом усилител напр жени , последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом усилител напр жени , преобразователь частоты и п тый полосовой фильтр, выход которого соединен с выходом третьего полосового фильтра и входом среды распространени колебаний, дополнительный генератор синусоидальных колебаний , выход которого соединен с гетеродинным входом преобразовател частоты .The controlled voltage from the constant voltage source 1 is supplied through resistors 21 and 22 to the base of the bipolar transistor 20 of the voltage amplifier 2. In addition, a harmonic high-frequency signal is supplied from the sinusoidal oscillator 3 through the capacitor 25 to the base of the bipolar transistor 20. The values of the resistors 21 and 22 are chosen in such a way that the bias voltage applied to the base of the bipolar transistor 20 provides a non-linear mode of operation of this transistor. In this case, the oscillation is removed from the collector of transistor 20, the current of which has a certain cut-off angle © and a certain amplitude of the harmonics lmi, Im2, 1k3 ... the first harmonic, and the input of the fourth band-pass filter 7, tuned to the frequency f2 of the second harmonic. The second harmonic component selected by the fourth bandpass filter 7 is fed to the signal input of frequency converter 9, the heterodyne input of which comes from the output of additional generator 10 sinusoidal oscillations Frei signal is distributed to heterodyne frequency, slightly lower frequency f 1 of the first harmonic of output current 2: frei fi. A fifth band-pass filter 8, connected to the output of frequency converter 9, selects the shifted second harmonic component at a frequency fi fa - frer located near the frequency f 1 of the first harmonic of the output current of amplifier 2. Thus, from the combined filter outputs 6 and 8, the first and biased second harmonic components of the current with amplitudes lmi, Im2 and at frequencies fi and f2, respectively, enter the oscillation propagation medium. A complex high-frequency signal passes through the propagation medium 11 and enters the inputs of the band-pass filters 4 and 5. The first band-pass filter 4 is tuned to the frequency fi of the first harmonic and the second band-pass filter 5 to the shifted frequency f2 of the second harmonic. From the outputs of filters 4 and 5, the filtered harmonic components are fed to the inputs of the first and second amplitude detectors 12 and 13, respectively, designed to determine the amplitudes of the first and offset second harmonics of the current Ui and Gt2. The outputs of the amplitude detectors 12 and 13 are connected to the corresponding inputs of the divider, voltage 14, designed to find the ratio of the amplitudes of the first and second harmonics where K is the current transfer ratio in the frequency converter 9 frequency filter 8. With a stable source, 1 direct current, and therefore and stab, cut-off angle 0 of the output current of amplifier 2, the ratio of amplitudes -J- is constant and independent of the magnitude of the attenuation in the medium 11 of oscillation. In the case of instability of the monitored voltage, the value of the cut-off angle, 0, changes and, consequently, the harmonic ratio changes: -, -, which leads to a change in the voltage of the signal at the output of the voltage divider 14 supplied to the information inputs of the comparators 15 and 16. At The second (reference) inputs of the respective comparators are supplied by the reference voltages of the upper EV and the lower Ann levels, which determine the tolerance field for the variation of the monitored voltage. If the voltage from the output of the voltage divider 14 is less than the reference voltage EH of the lower level, then the logic 1 and O are formed at the output of the comparators 15 and 16, respectively. At the same time, the output of the controlled oscillator 18 contains the signal of logical 1, and the output of the control oscillator 17 produces pulses with a frequency of 1 Hz, and the alarm element 19 generates an intermittent light signal with the same reduced tracking frequency equal to 1 Hz. When the output signal of the divider 14 is in the zone between the reference voltages EH and EB, then the outputs of both comparators 15 and 16 are logical O, and the outputs of controlled generators 17 and 18 are logical 1, and the alarm element 19 emits a light signal non- , discontinuously, which corresponds to the case of stability of the controlled voltage Ek. If the output voltage of the divider 14 voltage is greater than EV (which is possible with an increase in the cut-off angle of the output current of amplifier 2, caused by an increase in the controlled voltage), then the outputs of comparators 15 and 16 contain logical O and 1, respectively, and pulses with a frequency of 4 Hz are formed, and the signaling element 19 generates an intermittent light signal with the same increased frequency of 4 Hz. Thus, when the controlled voltage varies, the cut-off angle of the output current of the voltage amplifier 2 changes, using the source 1 of the controlled voltage as a bias source, and therefore. the ratio of the amplitudes of the harmonics of the output current also changes. Since the second harmonic of the output current is transferred in frequency to the range adjacent to the frequency of the first harmonic, the amplitudes of the harmonics are subject to the same damping of the propagation medium. With an atom, the ratio of the amplitudes of these harmonics, and consequently, the result of voltage monitoring, does not depend on changes in the parameters of the propagation medium, which significantly increases the reliability of remote control of constant voltage. Formula and 30 Breasts Constant Voltage Indicator by author. No. 1615634, which also differs from the fact that, in order to increase the reliability of remote monitoring of direct voltage by shifting the harmonic components of the high-frequency oscillation to adjacent frequency domains, is subject to equal attenuation of the propagation medium, a third band-pass filter whose input is connected to the output of a voltage amplifier, a fourth band-pass filter connected in series, the input of which is connected to the output of a voltage amplifier, a frequency converter and a fifth band-pass filter, whose output is connected to the output of the third bandpass filter and the input propagation environment fluctuations, an additional generator of sinusoidal vibrations, whose output is connected to the local oscillator input of the frequency converter.

СблSat

CSA.1CSA.1

Фие.2Fie.2

cfzcfz

2 2

JjJj

«"

Claims

¹⁵ Formula of the invention Indicator of constant voltage according to ed. St. Ns 1615634, characterized in that, in order to increase the reliability of the remote control of the DC voltage by shifting the harmonic components of the high-frequency oscillations to adjacent frequency regions subject to the same attenuation of the propagation medium, a third band-pass filter is additionally introduced into it, the input of which is connected to the output a voltage amplifier, connected in series with a fourth bandpass filter, the input of which is connected to the output of a voltage amplifier, a frequency converter and a fifth bandpass filter ltr whose output is connected to the output of the third bandpass filter and the input of the propagation environment fluctuations, an additional generator of sinusoidal vibrations, whose output is connected to the local oscillator input of the frequency converter.