Устройство для бесконтактного преобразования инфранизкочастотных электрических сигналов

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники бесконтактного преобразования квазистатических инфранизкочастотных электрических сигналов, в частности слабых токов на фоне превышающих по уровню периодических помех. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости бесконтактного преобразования слабых токов. Для этого в устройстве второй выход генератора 9 затухающих колебаний соединен с управляющим входом синхронизатора 11, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора 9. Входной ток во входных обмотках 3,4 изменяет магнитное состояние ферромагнитных сердечников 1 и 2, а в обмотках 7, 8 возбуждения генератор 9 за счет источников 13, 23 и 24, полевого транзистора 12, резисторов 14 - 18 и 20, конденсатора 19 и ключей 21 и 22 создает сигнал размагничивания сердечников 1, 2. Генератором 9 управляет синхронизатор 11, в котором генератор 25 тактовых импульсов создает управляющие сигналы. При этом счетчик 26 и дешифратор 28 с логическими элементами ИЛИ 31 и 33, схемами совпадения 29 и 30 и триггером 32 создает определенные временные задержки. Компаратор 36 по состоянию генератора 9 вырабатывает с помощью элементов ИЛИ 40 и 35, триггера 37, схемы совпадения 27, счетчика 38 и дешифратора 39 сигнал перевода интегратора 10 из режима интегрирования сигнала с выходных обмоток 5, 6 в режим хранения. Резистор 41, конденсатор 42 и элемент НЕ 34 дают сигнал начальной установки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК у 4 С 01 R 19/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4308491/24-21 (22) 22.09 ° 87 (46) 23.12.89. Бюл. № 7 (72) А.П.Синегубов и А.В.Портянников (53) 621.317.3 (088.8) (56) Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники.М.: Наука, 1974, с. 310.

Авторское свидетельство СССР № 1056068, кл. С 01 К 19/20, 1981. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электро- измерительной технике бесконтактного преобразования квазистатических инфранизкочастотных электрических сигна-лов, в частности слабых токов на фоне превышающих по уровню периодических помех. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости бесконтактного преобразования слабых токов. Для этого в устройстве второй выход генератора 9 затухающих колебаний соединен с управляющим входом синхронизатора 11, второй выход которого соединен с упÄÄSUÄÄ 1531013 А1

2 равляющим входом генератора 9. Входной ток во входных обмотках 3 и 4 изменяет магнитное состояние ферромагнитных сердечников 1 и 2, а в обмотках 7 и 8 возбуждения генератор 9 за счет источников 13, 23 и 24, полевого транзистора 12, резисторов 14-18 и 20, конденсатора 19 и ключей 21 и

22 создает сигнал размагничивания сердечников 1 и 2. Генератором 9 управляет синхронизатор 11, в котором генератор 25 тактовых импульсов создает управляющие сигналы. При этом счетчик 26 и дешифратор 28 с логическими элементами ИЛИ 31 и 33, схемами совпадения 29 и 30 и триггером 32 создает определенные временные задержки.

Компаратор 36 по состоянию генератора

9 вырабатывает с помощью элементов

ИЛИ 40 и 35, триггера 37, схемы 27 совпадения, счетчика 38 и дешифратора 39 сигнал перевода интегратора 10 из режима интегрирования сигнала с выходных обмоток 5 и 6 в режим хранения. Резистор 41, конденсатор 42 и элемент НЕ 34 дают сигнал начальной установки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1531013

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного преобразования и выделения квазистатичес5 ких инфраниэкочастотных электрических сигналов в полосе частот от нуля до долей герца, в частности слабых постоянных токов, на фоне превышающих по уровню периодических помех.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости бесконтактного преобразования слабых постоянных токов за счет уменьшения влияния на результат преобразования периодической помехи. 15

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для бесконтактного преобразования инфранизкочастотных электрических сигналов; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его 20 работу.

Устройство содержит магнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2 с входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 обмотками, обмотками >5

7 и 8 возбуждения, соединенными с первым выходом генератора 9 затухающих колебаний, интегратор 10, вход которого соединен с выходными обмотками 5 и 6, синхронизатор 11, первьп, второй выходы и вход которого соединены с первым, вторым управляющими входами и вторым выходом генератора 9 затухающих колебаний соответственно, управляющий вход интегратора 10 соединен с вторым выходом синхронизатора 11.

Генератор 9 затухающих колебаний содержит полевой транзистор 12, исток которого соединен с одним выводом источника 13 переменного напряжения, а сток является первым выходом генератора 9 затухающих колебаний, резисторы 14-16, первые выводы которых соединены соответственно с истоком, 45 подложкой и стоком полевого транзистора 12, а вторые выводы резисторов

14-16 объединены, резистор 17, один вывод которого соединен с истоком транзистора 12, а другой — с затвором транзистора 12 и вторым выводом резистора 18, конденсатор 19 и резистор 20, первые выводы которых объединены и являются управляющим входом синхронизатора 11, второй вывод кон55 денсатора 19 заэемлен, .а второй вывод резистора 20 соединен с выходами ключей ?1 и 22, входы которых соединены соответственно с первыми выводами источников 23 и 24 постоянного напряжения, управляющие входы ключей 21 и 22 являются первым и вторым управляющими входами генератора 9 соответственно, вторые выводы источников 13, 23 и 24 заземлены.

Синхронизатор 11 содержит генератор 25 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика 26 и первым входом схемы

27 совпадения, выход первого счетчика 26 соединен с входом первогодешифратора 28, первый и второй выходы которого соединены с входами схемы 29 совпадения, соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора 28 соединены с входами схемы 30 совпадения, пятый выход дешифратора 28 соединен с первым входом элемента ИЛИ 31, выход схемы 29 совпадения соединен с входом установки в "1" триггера 32, выход схемы 30 совпадения соединен с первым входом элемента ИЛИ 33, выход которого соединен с входом установки в "0" триггера 32, выход которого является первым выходом синхронизатора 11, второй вход элемента

ИЛИ 31 соединен с выходом элемента Н1:

34,выход элемента ИЛИ 3 1 соединен с установочными входами счетчика 26и вторыми входами элементов ИЛИ 33 и 35, компаратор 36, первый вход которого является управляющим входом синхронизатора 11, второй вход компаратора 36 соединен с источником опорного напряжения U (не показан), а выход — с входом установки в "1" триггера 37,выход триггера

37 является вторым выходом синхронизатора 11 и соединен с вторым входом схемы 27 совпадения, выход которой через счетчик 38 соединен с входом дешифратора 39, два выхода которого соединены с двумя входами схемы 40 совпадения, выход которой соединен с первым входом элемента ИЛИ 35, входы установки в "0" триггера 37 и установочный вход счетчика 38 соединены с выходом элемента ИЛИ З5, вход элемента НЕ 34 соединен с первыми выводами резистора 41 и конденсатора 42, второй вывод которого заземлен, а второй вывод резистора 41 соединен с источником U питания (не показан) синхроП низатора 11.

Входные обмотки 3 и 4 соединеиы с входными зажимами 43 и 44, соответ1531013 ственно, выход интегратора соединен с выходным зажимом 45.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания

Uä на схему устройства на выходе элемента HF. 34 формируется импульс, устанавливающий в исходное состояние счетчики 26 и 38 и триггеры 32 и 37.

На обоих выходах синхронизатора 11 устанавливается напряжение логического "0", ключи 21 и 22 закрыты. Конденсатор 19 разряжен, и полевой транзистор 12 генератора 9 закрыт.

Через время Д t, равное длительности установочного импульса, на выходе элемента HF 34 появляется напряжение логической "1", которое поступает на установочный нход счетчика 26. 20

Тактовые импульсы с выходы генератора

25 начинают поступать в счетчик 26 и через время г. (фиг.2) триггер 32 от дешифратора 28 через схему 29 совпадения устанавливается в единичное 25 состояние — ключ 21 открывается и напряжение от источника 23 постоянного напряжения поступает на затвор полевого транзистора 12 и открывает ! его. Под действием источника 13 пе- 30 ременного напряжения (фиг ° 2 а, (t<) точка, характеризующая магнитное состояние сердечников 1 и

2 магнитного преобразователя переходит на предельную петлю гистерезиса

35 и перемещается по ней в течение времени л < = t — t, (фиг. 2а), достаточного для размагничивания сердечников 1 и 2. При этом среднее значение индукции Вс в сердечниках равно ну- 4р лю (фиг.2б в,г при t, t ct ).Через и = t -t „достаточное для размагничивания сердечников 1 и 2, дешифратор 28 через схемы 30 совпадения и элемент ИЛИ 33 переключает триггер

32 в нулевое состояние — ключ 21 закрывается и конденсатор 19 начинает разряжаться через резисторы 17 и 18 и источник 13 с постоянной времени

11 = С19 (R17 + R18),где С19, R17 и

R18 — величины емкости и сопротивления конденсатора 19 и резисторов 17 и 18 соответственно. Величина тока через транзистор 1?, а следовательно, амплитуда переменного поля H в серзат 55 дечниках 1 и 2 начнет уменьшаться и через время Л Г = Г - tz достигнет значения коэрцитивной силы Н сердечников 1 и 2 (фиг. 2а, Hm = H c npu

t ), когда они начнут перемагничиваться по ненасыщенным частым циклам. В момент времени t = t3, когда напряжение на затворе транзистора 12 достигнет такого значения, при котором амплитуда переменного поля в сердечниках 1 и 2 достигнет значения

Н = Н, срабатывает компаратор 36 и устанавливает триггер 37 в единичное состояние — ключ 22 открывается и напряжение от источника 24 постоянного напряжения поступает на затвор транзистора 12, поддерж".вая через него ток, при котором амплитуда переменного поля в сердечниках 1 и 2 равна коэрцитивной силе Н = Н (фиг.2а при

< 4 t+) Совместное действие возбуждающего поля Н и поля Н (t), создаваемого измеряемым током, начинает вызывать безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2.

Через время Т&г= С4 — t 3 = ate Ф обеспечивающее необходимую помехоустойчивость преобразования, дешифратор 39 через схему 40 и элемент ИЛИ

35 переключает триггер 37 в нулевое состояние — ключ 22 закрывается и конденсатор 19 разряжается до нуля, при этом амплитуда возбуждающего переменного поля Н постепенно уменьшаЗат ется от Н „, = Н до нуля (фиг.2а при с ) . Одновременно с закрытием ключа 22 интегратор 10 переводится из режима "Интегрированиеп в режим

"Хранение : напряжение на выходе интегратора 10 пропорционально постоянной составляющей входного токового сигнала.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для бесконтактного преобразования инфранизкочастотных электрических сигналов, содержащее магнитный преобразователь на двух ферромагнитных сердечниках, имеющий входные обмотки, соединенные с вход» ными зажимами, обмотки возбуждения, соединенные с первым выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с информационным входом интегратора, синхронизатор, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора затухающих колебаний, выход интегратора соединен с выходным зажимом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости

1531013

20 преобразования, второй выход синхронизатора соединен с первым управляющим входом интегратора, третий выход синхронизатора соединен с вторым уп- 5 равляющим входом генератора затухающих колебаний, а управляющий вход синхронизатора соединен с вторым выходом генератора затухающих колебаний. 10

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что генератор затухающих колебаний содержит полевой транзистор, исток которого соединен с первым выводом источника переменного напряжения, а сток является первым выходом генератора затухающих колебаний, первый, второй и третий резисторы, первые выводы которых соединены с истоком, подложкой и стоком полевого транзистора соответственно, а вторые их выводы объединены, четвертый резистор, один вывод которого соединен с истоком транзистора, а другой — с затвором и вторым 25 выводом пятого резистора, первые выводы пятого и шестого резисторов и конденсатора объединены и являются вторим выходом генератора затухающих колебаний, второй вывод конденса- 30 тора заземлен, а второй вывод шестого резистора соединен с выходами первого и второго ключей, входы которых соединены с первым выводом первого и второго источников постоянного

35 напряжения соответственно, а управляющие входы, обоих ключей являются первым и вторым управляющими входами генератора затухающих колебаний, вторые выводы обоих источников постоянного напряжения и источника переменного напряжения заземлены.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я, тем, что синхронизатор содержит генератор тактовых им- 45 пульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика и первым входом первой схемы совпадения И, выход первого счетчика соединен с входом первого дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с входами второй схемы совпадения соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с входами третьей схемы совпадения соответственно, а пятый выход дешифратора соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, выход второй схемы совпадения соединен с входом установки в "1" первого триггера, а выход третьей схемы совпадения соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в "0 первого триггера, выход которого является первым выходом синхронизатора, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом элемента НЕ, а выход первого элемента ИЛИ соединен с установочными входами первого счетчика, вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, компаратор, первый вход которого является управляющим входом синхронизатора, а второй вход соединен с источником опорного напряжения, выход компаратора соединен с входом установкив"1" второго триггера, выход которого является вторым выходом синхронизатора и соединен с вторым входом первой схемы совпадения, выход которой соединен с входом второго счетчика, выход которого соединен с входом второго дешифратора, два выхода которого соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в "0" второго триггера и установочным входом второго счетчика, вход элемента HE соединен с первыми выводамИ резистора и конденсатора, второй вывод которого заземлен, а второй вывод резистора соединен с шиной питания синхронизатора.

15 3101 3

Вср

Составитель В.Смирнов

Редактор А.Козориз Техред M.Õîäàíè÷ Корректор И.ИУска

Заказ 7949/46 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государстяеннс гi) комитета по изобретениям и открнтиям при ГКНТ СССР

11ЗО 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-изляте ьскнй комбинат "Патент", r. Ужгор л, ул. Гагарина, 101