Патент ссср 271829

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йо1оз Советскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 18.1Х.1968 (№ 1271299/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 26Х.1970. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 9.1Х.1970

Кл. 42с, 26/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

:1>ПК G 01с 13,00

УДК 551.46.086(088.8) Авторы изобретения

Б. А. Максимов и В, М. Фетисов

Заявитель

Государственный океанографический институт

ВОД НО ГРАФ

Изобретение относится к области океанографических приборов и может быть применено для исследования процесса волнения на морях, озерах и водохранилищах в прибрежной зоне, а также с неподвижных оснований, эстакад и прочих сооружений, установленных в водоемах.

Известны, так называемые, струйные волнографы, содер>кащие проволочный датчик, измерительную схему с усилителем и выпрямителем, генератор питания датчика со стабилизатором напряжения и регистратор.

Генераторы питания датчиков в нпх имеюТ сложную схему со стабилизаторами пнтающего напряжения, которые потребляют много энергии и имеют низкий к.п.д., из-за чего известные струнные волнографы недостаточно надежны. Снабжение этих волнографов стабилизирующими и усилительными схемами делает их громоздкими, сложными в изготовлении и недостаточно надежными.

Предлагаемый волнограф отличается от известных тем, что генератор питания выполнен на двух транзисторах, в базовые цепи которых включены кремниевые стабилитроны, а в коллектопные цепи — первичная обмотка выходного трансформатора, подключенная средней точкой к источнику питания через резистор, в выпрямителе использованы кремниевые диоды, включенные по схеме удвоения напряжения. В измерительную схему llplloopH последовательно с датчиком включен резистор, а в регистратор введен дополнительный резистор регулировки начала гнкалы. Кроме гого, это упрощает схему волнографа, а высокие к.п.д. и выходная мощность генератора позволяет использовать его длл питания нзмсрнтелbllû÷ схем нескольких датчиков.

Принцип действия прибора основан на нс10 пол ьзов;1нни Bblc01iOÉ IIpOBQ;III>IOcTII Al >рсl(011

B03bI дJI51 т01 ;1 зв>> новой 13cToTI>l. СoilpoTIIB, нис вертикально установленной проволоки

IIpoxo>liдснню тока звуковой частогы является линейной функцией вертикальных волновых

15 колебаний поверхности воды, Прн постоянной силе тока падсннс напряжения на проволоке также лвлястсл лннсйн011 функцией волновыx. колебаний.

На чсРтс>ке IIP»BC,TCII;I !IP II IIIIIII»I11,71 пил элск20 трическая схема волнографа.

Датчик 1, выполненный из высокоомной бсзокисной проволоки, сосднпсн с измернтс,7ы10й схемой одножильным проводом (,7нннсй связи) 2. Вторым проводом явллетсл вода — земля.

25 Постоянство силы тока, протскающсго через датчик 1, обссп" !»B;ICTc5I вк.71очсннсм последовательно с датчиком 1 балластного резистора > .

Суммарное напряженно с датчика 1, линии

50 2 связи и добавочного резистора 4 чсрсз раз2271829 делительный трансформатор 5 подается на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах б и 7 и конденсаторах

6 и 9.

Выпрямленное суммарное напряжение через делитель, выполненный на резисторах 10 и 11, подается на регистратор (на чертеже не показан) .

В качестве регистратора используются потенциометры ЭПП-09, КСП-003 и др. Возмо>кно применение в качестве регистраторов также и самописцев тока (ПОБ-14, Н-700, Н-105 и др.). В этом случае вместо резистора 11 включается гальванометр осциллографа, а чувствительность волнографа регулируется резистором 10.

При малом падении напряжения на датчике 1 (когда он почти полностью погружается в воду) из-за влияния реактивного сопротивления линии 2 связи и нелинейности выпрямителя характеристика волнографа, соответствующая погружению в воду верхнего участка датчика, нелипейна. Для линеаризации характеристики последовательно с датчиком 1 включен резистор 4. Последний можно взять переменным для корректировки нуля прибора при изменении длины и сопротивления линии 2 связи.

Таким образом, выходное напря>кение с датчика 1 при его полном погружении пе равно нулю.

На выходе датчика 1 имеется постоянная составляющая напряжения, снимаемая с линии связи 2 и резистора 4.

В случае применения в качестве регистратора потенциометров ЭПП-09 или КСП-003 постоянная составляющая исключается добавлением резистора начала шкалы в схеме этих приборов (на чертеже не показан).

При применении в качестве регистраторов самописцев тока постоянная составляющая исключается обычной регулировкой гальванометра. В обоих случаях регулировка начала шкалы регистратора производится при установке переключателя 12 в поло>кение Ч и сопротивлении резистора 4, равном 120 ол, Тогда для регистрации падения напряжения (тока) на датчике 1, которое пропорционально волновым колебаниям, используется вся ширина ленты самописца.

Проволочные резисторы 4 и 18 слу>кат для контроля параметров схемы прибора. Они включаются установкой переключателя 12 поочередно в положения М и М перед началами градуировок волпографа и записей волн и после окончания их.

Это позволяет контролировать, регистрировать и при необходимости корректировать масштаб записи.

Измерительная схема датчика 1 питается переменным током частотой около 5 кгпв. Для этого используется транзисторно-магнитный генератор переменного (прямоугольного) напряжения. Генератор состоит из транзисторов

14 и 15, включенных по схеме с общим эмиттером, четырех стабилитронов Iб — 19 и трансформатора 20, выполненного на кольцевом сердечнике из материала с прямоугольной петлей гестерезиса.

Генератор работает следующим образом.

При подключении напряжения питания указанной на черте>ке полярности в результате неизбежной асимметрии схемы один из транзисторов, например 14, открывается, и к его коллекторной обмотке 21 оказывается приложенным почти все напряжение питания (за вычетом падения напряжения на участке коллектор — эмиттер транзистора 14, на ограничивающем резисторе 22 и активном сопротивлении обмотки 21). Через обмотку 21 протекаст ток, создавая изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора 20. Изменяющийся магнитный поток индуктирует во всех обмотках трансформатора 20 э.д.с. с указанной на чертеже полярностью. В результате к стабилитронам Iб и 17 оказывается приложенным примерно удвоенное напряжение питания. Они открываются, и ток, протекающий через них, еще больше отпирает транзистор 14, т. е. процесс происходит лавинообразно. В этот >ке момент к стабилитронам 18 и 19 приложено обратное удвоенное напряжение питания. Они закрыты. К базе транзистора 15 приложено положительное по отношению к эмит30 теру напряжение. Транзистор 15 надежно заперт. Напряжение между его эмиттером и коллектором равно сумме напряжений питания и обмотки 28. Это напряжение, почти равное удвоенному напряжению питания, должны вы35 держивать транзисторы 14 и 15.

Таким образом, когда транзистор 14 открыт, транзистор 15 заперт. Так как напряжение питания, приложенное к обмотке 21, постоянно, то магнитный поток изменяется по линейному

40 закону, и э.д.с., наводимая в обмотке 24, так>ке постоянна. Транзистор 14 остается открытым до тех пор, пока магнитный поток в сердечнике трансформатора 20 не достигает величины насыщения. В этот момент скорость

45 изменения магнитного потока становится равной нулю или очень малой, происходит резкое уменьшение токов в обмотках 21 и 28, а значит в них начинает индуктироваться э.д.с. с противоположной полярностью. Теперь открываются стабилитроны 18 и 19, создавая на базе транзистора 15 отрицательное по отношению к эмиттеру напряжение, что приводит к отпиранию транзистора 15. В тот же момент протекание тока по обмотке 28 создает изменение магнитного потока в обратном направлении и ипдуктирует в обмотках 21 и 28 э.д.с. обратной полярности. Это приводит к запиранию стабилитропов Iб и 17 и транзистора 14.

Процесс протекает также лавинообразно.

Таким образом, транзисторы 14 и 15 работают как ключи, поочередно подключая к плечам 21 и 28 первичной обмотки трансформаторч 20 постоянное напряжение питания. Тогда изменяющийся магнитный поток в сердеч6 никс грансформатора 20 индуктирует во вто271829

Предмет изобретения 1

7 7

Составитель С. Непомнящая

Редактор Т. Иванова Техред А. А. Камышникова Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 2419/11 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 ричной обмотке 24 переменную э.д.с., которая имеет практически прямоугольную (рормуч

Выходное напряжение генератора около

50 в. Напря>кение на датчике 1 изменяется от от 0,8 до 0 в в зависимости от его погружения в воду. Источником питания гепсратора служит батарея сухих элементов или батарея аккумуляторов напря>кснием 24 в (на чертеже не показана) .

1. Волнограф, содержащий проволочный датчик, измерительную схему с выпрямителем, генератор питания датчика и регистратор, от,1ичаюи1ийся тем, что, с целью упрощения прибора, повышения надежности и стабильности и понижения энергопотребления, генератор питания выполнен на двух транзисторах, в базовыс цепн которых включены кремниевые стабплитроны, а в коллекторные цепи — первичная обмотка выходного трансформатора, подключенная средней точкой через резистор к источнику питания.

2. Волнограф по п. 1, отличающийся тем, что, с целью линеарпзации характеристики прибора. в измерительную схему последовательно с датчиком включен резистор, а в регистратор введен дополнительный резистор регулировки начала шкалы.

3. Волнограф по п. 1, от.1ича>ощийся тем, что в выпрямителе использованы крсмнпсвые диоды, включенные по схеме удвоения напряжс15 нпя

4. Волнограф по п. 1, от.1ичтощийся тем, 1то, с целью повышения точности измерений, в измерительную схему введено масштабное устройство пз двух стабильных резисторов.