Магнитоэлектронный преобразователь электрических сигналов

 

O ll H C А Н И Е 900199

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Советски и

Соцнаянстнчвекни рвс<убянк (6l ) 11,ополиительное к авт. свиа-ау(22)Заявлено 27.07. 79 (21) 2805224/18-21 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 23.01.82. Бюллетень М 3 йвта опубликования описания 25.01.82 (51)М. Кл.

G 01 R 19/20

Ьеулеретееииый кенитет

CCCl йе йелатт изоеретеиий и открытий (53) УДК 621. 317. 757 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Гусев, В. Ф. Проценко и С. С. ТорОпов

1 уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ИАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электро,измерительной технике и предназначе-. но для использования. при бесконтактной передаче импульсов сложной формы, например с подвижных частей контролируемых вращающихся объектов.

Известен магнитоэлектронный преобразователь электрических сигналов, содержащий магнитопровод с обмоткой питания и зазором, магниточувствительный транзисторный блок, размещенный в зазоре магнитопровода и вклю . ченный в схему измерительного моста, регистрирующий прибор, подключенный к выходу моста через усилитель 01.

Недостатки известного устройства заключаются в значительной сложности конструкции и ограниченной области применения, охватывающей контроль электрических сигналов лищь в ста ционарных шинопроводах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является магнито2 элект ронный преобразователь. электрических сигналов, содержащий трансфор.- матор,у которого обмотки питания и обратной связи подключены к источнику сигналов, компенсирующий усилитель с . корректирующими цепями, вход которого связан с обмоткой обратной связи, а выход - с обмоткой питания трансформатора (2).

В укаэанном устройстве компенсируется падение напряжения на активном сопротивлении обмотки питания, но точность преобразования все же оказывается невысокой, особенно при т : передаче быст роиз меняющихся си гнало в сложной формы. Это объясняется применением в уст рой ст ве усили т еля с высоким коэффициентом усиления и наличием корректирующих цепей, обеспечивающих устойчивость преобразователя на высоких частотах, но вносящих при этом заметное искажение формы сигналов.

0>99

5 l0

И

55

3 90

Цель изобретения - повышение точности преобразователя при одновременном сохранении его устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитоэлектронный преобразователь электрических сигналов, содержащий трансформатор, у которого обмотки питания и обратной связи подключены к источнику сигналов, компенсирующий усилитель, выход которого связан с обмоткой питания трансформатора, введены два операционных усилителя, первый из которых выполнен в виде инвертора и включен на выходе компенсирующего усилителя, осуществленного неинвертирующим, а второй выполнен в виде инвертирующего сумматора и соединен по входу с выходом первого операционного усилителя и с обмоткой обратной связи трансформа" тора, а по выходу - со входом компенсирующего усилителя, причем ace уси": лители реализованы с единичными коэффициентами усиления по напряжению.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема магнитоэлектронного преобразователя электрических сигналов.

В состав устройства входят трансформатор с обмоткой 2 питания, об" моткой 3 обратной связи.и выходными обмотками 4 и 5, компенсирующий усилитель 6, являющийся эмиттерным повторителем, операционные усилители

7 и 8 также с единичными коэффициентами усиления по напряжению, первый иэ которых выполняет функции инвертора, а второй - сумматора. На схеме показан источник 9 сигналов.

Устройство работает следующим об- разом.

Напряжение от источника 9 передаваемых сигналов, приложенное к обмот" ке 2 питания трансформатора Возбуждает ЗДС в выходных обмотках 4 и 5 и в обмотке 3 обратной связи. Выход- ное сопротивление компенсирующего усилителя 6, включенное последовательно с обмоткой 2 питания, ничтожно мало, поэтому его влиянием можно пренебречь. Разность между ЗДС выходных обмоток 4 и 5, а также обмотки 3 об" ратной связи и напряжением источника

9 сигналов; которая всегда имеет место в реальных трансформаторах из" за ниличия активного сопротивления обмотки 2 питания, является одной из

О с нОвных причин, ухудшающих тОчнОст ь

4 преобразования. ЭДС. обмотки 3 трансформатора 1 всегда меньше напряжения источника 9 сигналов.на величину падения напряжения на активном сопротив пении обмотки питания 2. Это падение напряжения при клады вает ся к одному из входов сумматора, выполненного на операционном усилителе 8, и через усилитель 6 поступает на обмотку пит тания, суммируясь с передаваемым сигналом. Увеличение напряжения, приложенного к обмотке питания 2, компенсирует тем самым уменьшение его за счет падения напряжения на активном сопротивлении обмотки, т.е. раз.ность между напряжением источника 9 передаваемого сигнала и ЭДС выходных обмоток 4 и 9, а также обмотки 3 обратной связи стремится к нулю.. Следовательно, напряжение на входе операционного усилителя 8, к которому подключена обмотка 3 обратной связи уменьшается, стремясь к нулю. Однако, напряжение на выходе данного операционного усилителя, а следовательно, и на выходе компенсирующего усилителя

6 не уменьшается по амплитуде, поскольку через операционный усилитель 7 оно попадает на второй вход усилителя 8.

Наблюдается динамический процесс, когда увеличение напряжения, приложенного к обмотке питания 2 трансформатора 1, уменьшает ошибку преобразования и сигнал на первом входе операционного усилителя 8. Одновременно происходит увеличение напряжения на втором входе данного сумматора на величину уменьшения его на первом входе и результирующий сигнал на выходе компенсирующего усилителя 6 увеличивается на величину падения напряжения на активном сопротивлении обмотки 2 питания, т.е. осуществляется компенсация отмеченного падения.

При этом ЗДС обмотки 3 обратной связи и выходных обмоток 4 и 5 становятся равными напряжению источника

9 сигналов и пограшность преобразования ликвидируется.

Основная часть мощности, потребляемая нагрузкой, отбирается от источника 9 сигналов, а компенсирующий усилитель 6 отдает в нагрузку только мощность, равную мощности, рассеиваемой на активном сопротивлении обмотки 2 питания, которая значительно меньше мощности, потребляемой нагрузформула изобретения

ВНИИПИ . Заказ 12175/62 Тираж 718 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 9001 ,кой,что и позволяет упростить схему компенсирующего усилителя 6 и строить его в виде эмиттерного повторителя на маломощных транзисторах.

Обеспечиваемое уменьшение погрешности преобразования. быстроизменяющихся сигналов позволяет. использовать предлагаемый преобразователь для пе-. редачи импульсов .с крутыми фронтами и вершиной любой формы. Снижение вы- 10 ходной.мощности, снимаемой с компен сирующего усилителя 6, повышает общую надежность работы устройства.

Изобретение дает возможность создавать высокодобротные индуктивности 15 различного назначения и осуществлять точную бесконтактную передачу электрических сигналов любой формы с подвижных частей контролируемых вращающихся объектов. 20

Иа гнит оэле кт ронный преобразователь электрических сигналов, содержащий трансформатор,у которого обмот" 25 ки питания и обратной связи подключены к источнику сигналов, компенсирующий усилитель, выход которого связан с

99 6 обмоткой питания трансформатора, отличающийсятем, что, с целью повышения точности. преобразователя при одновременном сохранении,, устойчивости,в него введены два опе- рационных усилителя, первый из которых выполнен в виде инвертора и включен на выходе компенсирующего усилителя, осуществленного неинвертф рующим, а второй выполнен s аиде инвертирующего сумматора и соединен по входу с выходом первого операционного усилителя и с обмоткой обратноя связи трансформатора, à по выходусо входом компенсирующего усилителя причем все усилители реализованы с единичными коэффициентами усиления по напряжению.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР и 16141), кл. G 01 К 19/20, 1963.

2. Гусев В. Г. Интегральные оперЬционные усилители в цепях индуктив" ных и магниточувствительных преобра зователей электрических сигналов. "Известия ВУЗов, Приборостроение", Й 12, 1977, с. 17-22 (прототип).