Всесоюзная .n^t[hthg-tix:i;r-;ejiah;г. м. поповf.. : ^^.- ^., ^^w ftl.*-.- ;.- ; '
ОПИСАН ИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
29973l
Соез Соеетскиз
Сопиалистическнк
Респтблик
Зависимое от авт. свидетельства №
МПК G OIb 7/00
Заявлено I IЛ |.1968 (№ 1246945/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 26111.1971. Бюллетень № 12
Дата опубликования описания 16,VI.1971
Комитет по делам изобретений и открытий при Сосете Миннстрое
СССР
УДК 621.317.761(088.8) Автор изобретения
Г. М. Попов
Заявитель
ЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к автоколебательным системам типа RC. Данные автоколебательные системы могут быть использованы в качестве высокочувствительных первичных измерительных преобразователей в устройствах, предназначенных для целей измерения и контроля электрических и неэлектрических величин, с помощью датчиков, преобразующих измеряемую величину в изменение электрического сопротивления или емкости конденсатора. Предлагаемое устройство также может быть использовано в качестве автогенераторов специального назначения и частотных логических элементов.
Известен частотный измерительный преобразователь, выполненный в виде RC-автогенератора с фазосмещающими RC-элементами и с термистером в цепи отрицательной обратной связи. Однако он малочувствителен.
Для повышения чувствительности предлагаемого частотного измерительного преобразователя параллельно резисторам фазосмещающих RC-элементов включены дополнительные конденсаторы.
На фиг. 1 дан вариант принципиальной электрической схемы частотного измерительного преобразователя типа RC.
Схема состоит из двухкаскадного усилителя с RC-элементами, шунтирующих конденсаторов C„> — Ст, цепей положительной Р и отрицательной р обратных связей, термистора ТМ, конденсаторов RC-элементов С и С .
Комплексный коэффициент передачи преобразователя равен: К= Кт К2 Кз=А+1
5 где (1) Кт и Кз — соответственно комплексные коэффициенты передачи первого и второго каскадов усилителя, Кз — комплексный коэффициент передачи мостового четырехполюсника, образующего цепи обратных связей.
В предлагаемом устройстве условия самовозбуждения выполняются для двух частот.
Экспериментально установлено, что при соответствующем подборе параметров элементов
15 схемы и при незначительном изменении одного из частотозадающих элементов преобразователь скачкообразно переключается с одной частоты на другую. Управление частотами преобразователя наиболее удобно осуще20 ствлять изменением величин элементов цепи положительной обратной связи, которая используется как измерительная. При этом низшая частота модулирует высшую. Форма автоколебаний практически синусоидальна, 25 но имеются режимы, где форма автоколебанпй несколько отлична от синусоидальной.
Низшая частота определяется величинами емкостей, конденсаторов С, и С,2 и активными сопротивлениями схемы, а высшая — обу30 словлена наличием шунтирующих конденса299731 (2) (3) 10
15 торов С„ь Величина емкостей С,,пС,з в лампах автогенератора слагается из емкости сетка-катод, емкости монтажа и емкости специально подключаемого конденсатора. Емкости
RC-элементов С,i, С,z значительно больше по
Величине шунтирующих емкостей Cm1 Сиз.
Требования, Heoáxoäèìûå для получения условий переключения частот, следующие:
Ao )1)Aoz
Ар <1(А„, где Aoi — коэффициент передачи преобразователя на низшей частоте, Аю — коэффициент передачи преобразователя на высшей частоте.
Самовозбуждению преобразователя одновременно на двух частотах соответствует условие:
Аи )Aoz) 1 (4)
Большую роль для получения дискретно-частотного эффекта играет инерционная нелинейность -- термистор.
В предлагаемом устройстве термистор, выполняя известные функции, «фиксирует» частоты при их переключении.
При периодах автоколебаний, значительно меньших постоянной времени термистора, сопротивление термистора не успевает изменяться в такт с генерируемой частотой. его сопротивление определяется некоторой рабочей точкой на характеристике R.=/(1). При возмущениях, времена которых соизмеримы с постоянной времени термистора, его рабочая точка начинает смещаться по характеристикс на некотором участке в такт с возмущением или с определенным запаздыванием. Так как вещественные части коэффициентов передач
Ао и Ао хотя и близки по величине, но различны, то установившимся режимом автоко20
40 лебаний на каждой из частот соответствуют разные бли ко отстоящие точки на характеристике термистора. Термистор, включенный в цепь обратной связи, регулируя коэффициент усиления первого каскада, способствует тому, что при работе преобразователя в режиме переключения частот баланс амплитуд возможен только на одной частоте.
После переключения преобразователя в сторону высшей частоты имеется область, где крутизна Ь изменения частоты значительно больше, чем это имеет место в известных схемах RC-автогенераторов при изменении того или иного частотозадающего элемента.
Характер изменения частоты преобразователя при изменении емкости конденсатора
С„,ь для одного из вариантов схемы представлен на фиг. 2. Моменту скачка соответствуют частоты: /„,— --620 га и „=10 кгпв. Крутизна изменения в области низких частот незначительна. В области высших частот крутизна
S=130 гц/аф при линейном характере изменения. Эта особенность преобразователя позволяет не только регистрировать отклонения измеряемых величин по уровню, но и позволяет с высокой точностью измерять в аналоговом виде величину отклонения без применения компенсирующих устройств.
При увеличении высшей рабочей частоты крутизна преобразования увеличивается.
Предмет изобретения
Частотньш измерительный преобразователь, выполненный в виде RC-автогенератора с фазосмещающими RC-элементами и с термистором в цепи отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя, параллельно резисторам фазосмещающих RC-элементов включены дополнительные конденсаторы.
299731
2 3 4 6 6 dC16 нкщ
Редактор Е. Г. Гончар
Заказ 1545/15 Изд. № 657 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 о
Оэ
4ь
Составитель E. П. Семенова
Техред Е. Борисова Корректор Е. Н. Миронова
