PL153708B2 - Przetwornik odchyłki częstotliwości 00 wartości znamionowej - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO

153 708

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nrZgłoszono: 99 02 03 (P. 277556)

Pierwszeństwo ——

Int. a.⁹ GO IR 23/06 G01R 23/15

URZĄD

Zgłoszenie ogłoszono: 89 11 13

PATENTOWY

RP

Opis patentowy opublikowano:

1991 09 30

Twórca wynalazku: Janusz Mindykowski

Uprawniony z patentu tymczasowego: Wyższa Szkoła Morska, Gdynia (Polska)

PRZETWORNIK ODCHYŁKI CZĘSTOTLIWOŚCI OD WARTOŚCI ZNAMIONOWEJ

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik odchyłki częstotliwości od wartości znamionowej, mający zastosowanie w układach o częstotliwości sieciowej, szczególnie w wykonaniach wymagających galwanicznego oddzielenia napięcia o kontrolowanej częstotliwości i sygnału wyjściowego.

W technice pomiarowej znane są transportowe przetworniki odchyłki częstotliwości od wartości znamionowej, w których wykorzystuje się prostowanie pełnookresowe, filtrację i optoelektroniczną separację obwodów. Układy takie natrafiają na szereg trudności konstrukcyjnych, związanych z praktyczną realizacją specjalnych prostowników i filtrów niskiej częstotliwości, jak również wymagają zastosowania dodatkowych elementów, np. przetworników napięcia na prąd i stabilizowanych źródeł zasilania.

Znane jest także wykorzystanie żarowych źródeł promieniowania i fotorezystorów, zestawionych w układach do separacji galwanicznej obwodów, przetwarzających wartość skuteczną przebiegu zmiennego na sygnał stałoprądowy.

Znane są także fotodetektory składające się z fotorezystorów oraz układów dopasowujących, które stanowią rezystory nastawnje posobne oraz rezystory nastawne bocznikujące. Znane są ponadto człony wyjściowe w wykonaniu działającym jako przetwornik utworzone z szeregowego połączenia filtru dolnoprzepustowego i wzmacniacza końcowego oraz człony wyjściowe w wykonaniu działającym jako miernik, zawierające wzmacniacz operacyjny zasilający wskaźnik wyskalowany w jednostkach odchyłki częstotliwości. Znane są elementy źarowo-fotorezystancyjne nastawne, tj. takie, w których odległości między żarowymi źródłami promieniowania, a fotodetektorami są regulowane. Nadto, znane są rozwiązania, w których napięcie pomocnicze do zasilania części układu jest uzyskiwane z wejścia napięciowego głównego układu poprzez odpowiedni układ dopasowujący.

153 708

153 708

W układzie według wynalazku przemienne napięcie sieci o kontrolowanej częstotliwości jest podawane poprzez wejście napięciowe pierwsze na szeregowe połączenie kondensatora i żarowego źródła promieniowania pierwszego oraz na dołęczone równolegle do nich szeregowe połęczenie rezystora i żarowego źródła promieniowania drugiego. Oba żarowe źródła promieniowania sę połęczone na drodze sprzężenia optycznego z mostkiem różnicowym, który zasilany jest stałą wartościę napięcia pomocniczego z wejścia napięciowego drugiego. Mostek różnicowy składa się z dwu połączonych szeregowo fotodetektorów, między które włączony jest człon wyjściowy łączący je z dwoma zestawionymi w szeregu potencjometrami.

Układ według wynalazku zapewnia dobrą dokładność działania przy małych wartościach częstotliwości i umożliwia separację galwaniczną napięcia o kontrolowanej częstotliwości i sygnału wyjściowego. Układ charakteryzuje się dużą prostotę, która została osiągnięta przez zastosowanie źarowo-fotorezystancyjnych przetworników wartości skutecznej przebiegu zmiennego na sygnał stałoprędowy, co pozwala na wyeliminowanie kłopotliwych prostowników i filtrów dolnoprzepustowych na częstotliwość sieciową. Układ charakteryzuje się dużą czułością, która została osiągnięta przez posobno-bocznikowę strukturę układu dopasowującego fotodetektora, co umożliwia odpowiedni dobór charakterystyk elementów źarowo-fotorezystancyjnych, bez pogorszenia czułości poszczególnych fotodetektorów. W konsekwencji prowadzi to do lepszej kompensacji czynników mogących zakłócić pomiar np. temperatury. Ozięki zastosowaniu w przetworniku według wynalazku układu dopasowującego w konstrukcji jego fotodetektora, istnieje możliwość zbudowania w praktycznym wykonaniu układu mającego niekoniecznie identyczne, co do parametrów - żarowe źródła promieniowania oraz fotorezystory. Układ według wynalazku jest również niewrażliwy na zmiany amplitudy napięcia o kontrolowanej częstotliwości.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, który przedstawia schemat przetwornika.

Przetwornik odchyłki częstotliwości od wartości znamionowej posiada wejście napięciowe pierwsze 1, do którego jest dołączone napięcie sieci o kontrolowanej częstotliwości. Napięcie to jest podawane na szeregowe połączenie kondensatora 2 i żarowego źródła promieniowania pierwszego 5 oraz na dołęczone równoległe do nich szeregowe połączenie rezystora 3 i żarowego źródła promieniowania drugiego 4. Żarowe źródła promieniowania 4 i 5, dzięki sprzężeniu optycznemu, swoim właściwościom uśredniającym i wyborowi odpowiedniego punktu pracy przetwarzają odpowiednie wartości zasilających je prądów na proporcjonalne w określonym zakresie zmiany konduktancji fotodetektorów 6 i 7, wykorzystanych w układzie dwuczujnikowego mostka różnicowego.

Mostek ten jest zasilany stałą wartością napięcia pomocniczego z wejścia napięciowego drugiego 11, które może być uzyskane z wejścia napięciowego pierwszego 1 poprzez odpowiedni układ dopasowujący. Mostek składa się z dwóch połączonych szeregowo fotodetektorów 6 i 7, między które włączony jest człon wyjściowy 10, łączący je z dwoma zestawionymi w szereg potencjometrami 8 i 9. Każdy z rezystorów 6 i 7 przetwornika składa się z fotorezystora oraz dołączonych do niego szeregowo i równolegle rezystorów nastawnych stanowiących jego układ dopasowujący. Człon wyjściowy przetwornika 10 w wykonaniu działającym jako przetwornik, jest utworzony z szeregowego połączenia filtru dolnoprzepustowego i wzmacniacza końcowego, a w wykonaniu działającym jako miernik zawiera wzmacniacz operacyjny zasilający wskaźnik wyskalowany w jednostkach odchyłki częstotliwości.

Przetwornik według wynalazku działa w ten sposób, że do wejścia napięciowego pierwszego 1 doprowadzone jest napięcie sieci o kontrolowanej częstotliwości. Dla mostka zasilanego stałą wartością napięcia pomocniczego 11 ustala się częstotliwość znamionową (odniesienia) poprzez odpowiedni dobór wartości elementów przetwornika, np. potencjometrów 8 i 9. Dla odpowiednio wybranego punktu pracy żarowych źródeł promieniowania 4 i 5 oraz przy zachowaniu odpowiednich warunków konstrukcyjnych dla mostka, wskazania członu wyjściowego 10 są proporcjonalne do odchyłki częstotliwości badanego napięcia od częstotliwości znamionowej mostka.

153 708

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Przetwornik odchyłki częstotliwości od wartości znamionowej składający się z żarowo-fotorezystancyjnych elementów nastawnych przetwarzających wartość skuteczną przebiegu zmień nego na sygnał stałoprądowy i mający układ mostkowy różnicowy, znamienny tym, że przemienne napięcie sieci o kontrolowanej częstotliwości jest podawane poprzez wejście napięciowe pierwsze (1) na szeregowe połączenie kondensatora (2) i żarowego źródła promieniowania pierwszego (5) oraz na dołączone równolegle do nich szeregowe połączenie rezystora (3) i żarowego źródła promieniowania drugiego (4), przy czym żarowe źródła promieniowania (4 i 5) są połączone na drodze sprzężenia optycznego z mostkiem różnicowym, składającym się z połączonych szeregowo fotodetektorów (6 i 7), między które włączony jest człon wyjściowy (10) łączący je z dwoma zestawionymi w szereg potencjometrami (8 i 9) gdzie mostek różnicowy zasilany jest stałą wartością napięcia pomocniczego z wejścia napięciowego drugiego (11).