Устройство для измерения частоты переменного тока

 

Класс 2l å, 27 :„43967

АВТОРСКОЕ СВИЙЕТЕЛЬСТВО HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСЯНИЕ устройства для измерения частоты переменного тока.

К авторскому свидетельству Л. P. Меламеда, заявленному 25 октября

1934 года (спр. о перв. № 156042).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1935 года. (284) В последнее время, в связи с удобствами применения в телеизмерении частотно-импульсного метода, в котором на приемном пункте принимаемое измерение характеризуется частотой импульсов, особое значение приобретает простое устройство, которым можно измерять частоту. Такое устройство должно удовлетворять следующим требованиям

1) дешевизна, 2) простота обращения, 3) долговечность, 4) процизионность, 5) возможность перевода на переменный ток.

В существующих схемах (катодный частотомер, частотомеры перезарядки конденсаторов с участием реле) лишь частично удовлетворяются эти требования и вовсе не разработана возможность обратной генерации частоты.

В предлагаемом устройстве для измерения частоты переменного тока предполагается осуществить все указанные требования путем применения особой схемы моста из неоновых ламп, конденсатора и измерительного прибора, На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему предлагаемого устройства и фиг. 2 — соответствующие осциллограммы напряжений.

Для измерения частоты переменного тока первичная обмотка 1 трансформатора 8 (фиг. 1) подключается к источнику испытуемого тока. Две его вторичные обмотки 111 и Il, соединены навстречу друг другу и включены в две ветви мостика из неоновых ламп 1; Z, 3, 4. В одну диагональ указанного мостика включен конденсатор 5, а во вторую— гальванометр 6 с последовательно включенной батареей 7. Напряжение батареи подбирается так, чтобы держать у порога зажигания неоновые лампы (все четыре лампы должны быть взяты с одинаковыми параметрами).

Когда по первичной обмотке 1 трансформатора 8 проходит первый полупериод, во вторичной обмотке появляются две навстречу направленные э.д.с. Одна из них складывается с напряжением батареи и зажигает (при указанном на чертеже направлении первичного тока) неоновые лампы 1, 2. Ток проходит через лампы и конденсатор до тех пор, пока последний не зарядится. Вторая полуволна испытуемого источника тока вызывает уже во второй вторичной обмотке трансформатора э.д.с., складывающуюся с напряжением батареи,— зажигается другая пара ламп 3 и 4 и через конденсатор 5 протекает ток в другом направлении. Токи через гальванометр 6, вызываемые каждым импульсом, определяются количеством электричества, протекающего за одну секунду, а так как количество электричества при каждом импульсе одно и то же (Q = CV, где С вЂ” постоянная емкость конденсатора, V — постоянно в этих условиях), то показания гальванометра определяются количеством импульсов, т. е. частотой испытуемого тока, вызывающего эти импульсы.

Более подробно схему действия предлагаемого устройства можно пояснить примером действия его в течение одного периода. Предположим, схема собрана из 1) кенотрона напрчжением выше

180 вольт с расчетом у ламп иметь 180 вольт (колебание напряжения до + 1 вольт), 2) четырех неоновых ламп с потенциалом зажигания 90 вольт и гестерезисом 3 вольта. Испытуемое напряжение после трансформации (напряжение на каждой из вторичных обмоток

Il и II ) 8 вольт, колебание амплитуды до +--25%.

Конденсатор С выбирается такой емкости, чтобы зарядка происходила достаточно быстро, например 2 микрофарады. Из осциллограмм, изображенных на фиг. 2, видно, что в момент О (начало периода) лампы потушены и смещение недостаточно, чтобы их зажечь.

При повышении э.д.с, первой обмотки в цепи ламп 1 и 2 возникает добавочное смещение в 2 вольта, которое вызывает их зажигание (см. осциллограмму I при T= а). Ток неоновых ламп, проходя через конденсатор, вызывает растущую противо-э.д.с. конденсатора. Эта э.д.с. уменьшает смещение в цепи ламп 1 и 2 до гашения их. Гашение происходит при смещении, меньшем смещения зажигания, вследствие гистерезисных свойств ламп (гистерезис

3 вольта). С дальнейшим ростом напряжения лампы 1 и 2 вторично не зажигаются, так как смещение от заряда конденсатора уменьшает смещение в лампах 1 и 2, так что последние, даже при достижении напряжением максимума, находятся ниже смещения зажигания. Одновременно в цепи ламп 3 — 4 (см. осциллограмму П) с ростом э.д.с. обмотки 11 уменьшалось смещение в лампах 3 — 4, так как э.д.с. была направлена с начала рассматриваемого периода против основного напряжения. В момент времени „а", когда зарядился конденсатор от ламп 1, и 2, уменьшив смещение в них, во вто- рой цепи (лампы 3, 4 — обмотка Ila) сме- щение, наоборот, увеличилось, но не достигло смещения зажигания ламп;

К моменту „b" смещение достигнет его и лампы 3 и 4 зажгутся. При этом ток будет течь до тех пор, пока конденсатор не разрядится до нуля. Тогда, вследствие уменьшения смещения, произойдет гашение ламп 3 и 4. Так как напряжение обмотки П, продолжает расти, они вновь зажгутся в начале второго полупериода (при T= с). Конденсатор зарядится, лампы потухнут, но смещение во второй цепи уменьшится настолько, что при максимуме второго полупериода лампы 3 и 4 не зажгутся. Заряд, сообщенный конденсатору в момент T = с, увеличит смещение в цепи ламп, не доведя их до зажигания.

К концу второго полупериода они, благодаря росту напряжения и добавочному смещению конденсатора, зажгутся, а затем, когда конденсатор разрядится, потушатся.

Точно так же пройдут второй, третий периоды и т. д.

Каждая „порция" электричества, набираемая конденсатором, зависит, как видно из примера, от величины гистерезиса ламп и емкости конденсатора и является для данного контура величиной постоянной. Количество зарядов зависит от количества импульсов, являющихся следствием частоты. Предлагаемая система может применяться в виду прямой зависимости показаний с количеством периодов при любых частотах путем шунтирования гальванометра.

В случае понижения или повышения напряжения кенотрона на один вольт (при феррорезонансных кенотронах это может иметь место) частотомер не меняет правильности показаний.

В случае колебаний амплитуды испытуемого напряжения до+ 25% (для данного примера вообще можно рассчитать цепь и на возможность больших колебаний) точность показания не должна меняться.

В случае перехода напряжения кенотрона или испытуемого напряжения за установленную границу гальванометр либо ничего не показывает, либо бьет в упор, но правильных показаний не воспроизводит. Путем включения реостата либо потенциометра можно установить нормальные показания. Возможно также — 3 применение в схеме трансформатора 8 с перенасыщенным железом, так чтобы колебания амплитуды испытуемого напряжения мало сказывались на амплитуде во вторичных обмотках II Il.

Этот же частотомер может быть использован для обратной генерации частоты путем поднятия напряжения кенотрона или замыканием накоротко гальванометра. Тогда ток проходит nooseредно через лампы 7, 2 и 3, 4. Пройдя через одну пару, он зарядит конденсатор.

Противоэлектродвижущая сила конденсатора уменьшит смещение до потухания ламп. Тогда ток проходит через другую пару и т. д. Проходя через обмотку ll, трансформатора 8 (проходя лампы 1 и 2), ток индуктирует в первичной обмотке I э д.с. определенного направления, а в обмотке II, э.д.с., направленную против основного направления кенотрона, которая задерживает зажигание ламп 3 и 4.

Когда лампы 7 и 2 потухнут и ток пройдет через лампы 3 и 4, он пройдет через обмотку 112, вызвав в первичной обмотке э.д.с., направленную против ранее возбужденной, а в обмотке 11, э.д.с., задерживающую зажигание ламп 7 и 2 и, Предмет изобретения.

Устройство для измерения частоты переменного тока с применением конденсатора, периодически заряжаемого от источника постоянного тока, а затем разряжаемого в цепь измерительного прибора с частотой измеряемого переменного тока, отличающееся применением четырех неоновых ламп, включенных по схеме мостика, в диагонали которого введены конденсатор и соответственно источник тока и измерительный прибор, а в две смежных ветви — две одинаковых, включенных навстречу, вторичных обмотки трансформатора, первичная обмотка которого предназначена для питания измеряемым переменным током с той целью, чтобы осуществить периодический заряд и разряд конденсатора путем зажигания (попарно) включенных в противоположные ветви ламп в том случае, когда полуволна переменного напряжения одной из обмоток повышает постоянное напряжение до величины, необходимой для вспышки лампы.