Устройство для измерения давления в кинескопе

(22) (46) (72) к 46 Н,В. Моск Октя инс рдена Ленина и орРеволюции авиациСерго Орджони рьскоиитут им денаонныйкидзе(56)В 6562,В 514 1, Авт 126, к Автор 74, к отип го со атора х о скопа, а ой, выс входом от р ходу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯДАВЛЕНИЯ В КИНЕСКОПЕ, содержащее источник напряжения канала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжениямодулятора, ускоряющего напряжения,соединенный .с клеммами для подключения ускоряющего электрода, резистор,первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй соединен с клеммой для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которогосоединен с клеммой для подключенияанода кинескопа, а второй - с общейшиной, и индикатор, о т л и ч .а ющ е е.с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в него введены первый и второйключи, генератор импульсов, логический инвертор, первый и второй элементы выборки и хранения, дифференциальный усилитель, персмножитель, ис 801129669 точник опорного напряжения, преобразователи напряжение - частота и токчастота, счетчик и дифференциатор, причем выход источника напряжения модулятора через первый ключ соединен с клеммой для подключения модулятора кинескопа, управляющий вход первого ключа соединен с управляющим входом второго элемента выборки и хранения и выходом логического инвертора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с управляющим входом первого элемента выборки и хранения, входы первого и второго элементов выборки и хранения соединены с выходом усилителятока, а выходы подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, к второму входу которого р подключен выход источника опорного напряжения, выход перемножителя сое- ффффф динен с входом преобразователя напряЮ жение-частота, выход котординен с выходами дифференции второго ключа, управляющийкоторого соединен с выходоразователя ток-частота, певход которого соединен с клдля подключения катода кинвторой соединен с общей аиход второго ключа соединенсчетчика, управляющий входго соединенс выходом диффатора, а выход подключен кдикатора.69 1 11296Изобрвтение относится к электротехническим измерениям и может быть использовано для измерения вакуума в кинескопах в процессе их изготов,пения и эксплуатации. 5Известно устройство для измерения давления в отпаянных электровакуумных приборах, содержащее источники напряжения накала, управляющего электрода, смещения катода, запоминаю щие усилители, блок управления, В этом устройстве измеряется разность ионного и фонового токов при определенном электронном токе, задаваемом блоком управления. Эта величи на пропорциональна давлению остаточных газов 1Однако кинескопы с истощенным . катодом могут не обеспечить необ-, ходимого электронного тока, тогда из вестное устройство оказывается неработоспособным. Кроме того, необходимость ручного переключения напряжения на управляющем электроде, существенно снижает его быстродей ствие.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения давления в кинескопе, содержащее источник на пряжения накала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжения модулятора и ускоряющего напряжения, соединенный с клеммами для подключения 35 ускоряющего электрода, резистор, первый вывод которого соединен с.обшей шиной, а второй соединен с клеммой для подключения ускоряюшего .электРодау Резистору перВый ВЫВОД като 40 рого соединен с общей шиной, а второй соединен с клеммой.для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которого соединен с клем.мой для подключения кинескопа, а 45 второй - с общей шиной, ииндикатор 12Недостаток данного устройства обусловлен зависимостью его работы от температуры. Кроме того, устройство требует ручного управления 50 и расчета значения вакуума, в связи с чем его быстродействие оказывается низким.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия изме 55 рений.Поставлеыная цель, достигается тем, что в устройство, содержащее источник напряжения накала, соединенный с клеммами для подключения накала кинескопа, источник напряжения модулятора, ускоряющего напряжения, соединенный с клеммами для подключения ускоряющего электрода, резистор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй соединен с клеммой для подключения модулятора, усилитель тока, первый вход которого соединен с клеммой для подключения анода кинескопа, а второй - с общей шиной, и индикатор, введены первый и второй ключи,. генератор импульсов. логический инвертор первый и второй элементы Выборки и хранения, дифференциальный усилитель, перемножитель, источник опорного напряжения, преобразователи напряжение - частота и ток - частота, счетчик и дифференциатор, причем выход источника напряжения модулятора через первый ключ соединен с клеммой для подключения модулятора кинескопа, управляюший вход первого ключа соединен с управляющим входом второго элемента выборки и хранения и выходом логического инвертора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с управляюшим входом первого элемента выборки и хранения, входы первого и второго элементов выборки и хранения соединены с выходом усилителя тока, а выходы подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, к второму входу которого подключен выход источника опорного напряжения, выход перемножителя соединен с входом преобразователя напряжение - частота, выход которого соединен с выходами дифференциатора и второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом преобразователя токчастота, первый вход которого соединен с клеммой для подключения катода кинескопа, а второй соединен с общей шиной, выход второго ключа соединен с входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход под- Фключен к входу индикатора.На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 (а - Ф ) - эгйоры токов инапряжений в характерных точках устройства.Устройство для измерения давления в кинескопе содержит клеммы 1-6 для подключения электродов кинескопа, источник 7 ускоряющего напряжения, источник 8 напряжения накала, резистор 9, источник 10 напряжения модулятора, первый ключ 11, вход котороГо соединен с выходом источника 10, а выход соединен с клеммой 4 и первым выводом резистора 9, Генератор 12 импульсов подключен к входу логического инвертора 13 и управляюшему входу первого элемента 14 выборки и хранения. Входы первого 14 и второго 15 элементов выборки и хранения соединены с выходом усилителя 16 тока, первый вход которого подключен к клемме 6 анода кинескопа, а второй соединен с общей шиной, Выходы первого 14 и второго 15 элементов выборки и хранения связаны с входами дифференциального усилителя 17, выходом подключенного к первому входу перемножителя 18, второй вход которого соединен с выходом источника 19 опорного напряжения. Выход перемножителя 19 через преобразователь 20 напряжение - частота и выход преобразователя 21 ток частота соединены с входами второго ключа 22, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя 16 тока, а выход - с входом счетчика 23Управляющий вход счетчика 23 подключен к выходу дифференциатора 24, а выход счетчика 23 связан с входом индикатора 25.Устройство для измерения давления в кинескопе работает следующимобразом,Источники 7 и 8.напряжений подают на кинескоп номинальное напряжение накала и ускоряющее напряжениеоколо 300-500 В соответственно. Катодный ток протекает по входнойцепи преобразователя 21 ток - частота.Коллектором положительных ионов является анод кинескопа, подключенныйк клемме 6, Данный режим обеспечивает максимальную точность измерения вакуума.Генератор 12 импульсов, формакоторых представлена на фиг. 2 , вырабатывает.прямоугольные импульсы,подаваемые на управляющий вход элемента 14 выборки и хранения и черезлогический инвертор 13 - на первый ключ 11 и управляющий вход второго элемента 15 выборки и хранения.В течение импульса на выходе ин вертора 13 имеется логический "0",1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ключ 11 заперт, модулятор кинескопа через резистор 9 соединен с общей шиной, т.е. напряжение модулятор - катод равно нулю.Образующийся при этом ток остаточных газов ионный ток 3,) и токутечки 3 протекают по цепи анодачереэ клемму 6 на вход усилителя 16.Напряжение с выхода последнего,пропорциональное сумме токов 3, +3,поступает на вход первого элемента14 выборки и хранения и запоминается в нем (фиг. 28),В паузе между импульсами, на выходе инвертора 13 имеется логическая " 1", ключ 11 отпирается, на модулятор кинескопа с источника 10подается отрицательное запирающеенапряжение,Значение запирающего напряженияисточника 10 должно устанавливаться,исходя из условия несущественностиостаточного электронного тока всравнении с током утечки кинескопа.С другой стороны, это значение недолжно превышать напряжения пробояучастка модулятор - катод кинескопа.В указанном режиме ионизация и ионный ток отсутствуют, во входной цепи усилителя тока протекает лишьток утечки кинескопа, Пропорциональ-ное ему напряжение подается на второй элемент 15 выборки и хранения,на управляющем входе которого логическая "1", разрешающая запоминание (фиг, 2 Ы,Таким образом, .потенциалы на выходах элементов 14 и 15 выборки и хранения пропорциональны суммарному току и току утечки соответственно, Их разность, образующаяся на выходе дифференциального усилителя 17, пропорциональна ионному току (фиг, 2 г). Поступая на первый вход перемножителя 18, указанное значение умножается на коэффициент К: (манометрическая гостоянная), зависящий от конструктивных параметров кинескопа, значение которого находится экспериментально и отобра мается в виде. определенного опорного напряжения источника 19.20 30 35 45 Сигнал с перемножителя, прошедший преобразователь напряжение - частота, представляет собой прямоугольные импульсы (фиг. 2) со скважностью, равной 2, длительность которых .обратно пропорциональна величине. К 43,. Этот сигнал поступает на управляющий вход ключа 22, на сигнальный вход которого подается импульсное напряжение с выхода преобразователя 21 ток - частота. Последнее пропорционально электронному току катода (фиг. 2 е). Таким образом, иа выходе ключа 22, управляемого сигналом фиг. 2 с преобразователя 20, имеются пачки :; импульсов, ограниченные по длительности фронтом и срезом импулЬсов фиг. 2 с частотой заполнения, пропорциональной току катода,3 п .Количество. импульсов в пачке пересчитывается счетчиком 23, сбрасываемым е исходное состояние отрицательными .импульсами с выхода дифференциатора 24 (фиг. 2 к). Заметим, что число импульсов, накопленных в счетчике,. прямо пропорционально произведению ионного тока на мано- . метрический коэффициент и обратно пропорционально электронному току катода, т,е. отображаемое на (цифровом) индикаторе значение равно(1)Полученная таким образом величина Р является мерой давления остаточных газов, т.е, вакуума кинескопа. При правильно выбранных значениях опорного напряжения источ. ника 19, коэффициентов передачи усилителя 16, перемножителя 18 и преобразователя 21 показания индикатора представляются в "мм рт.ст." Таким образом, в предложенном устройстве реализуется прямой отсчет давления остаточных газов в кинескопе.По сравнению с устройством - прототипом, выбранным в качестве базового объекта, предлагаемое устройство имеет.повьппенную точность измерения давления за счет исключения из его состава элементов, вносящих существенные погрешности - логарифматоров на диодах и др. Типичная погрешность элементов, входящих в предложенное устройство с учетом температурного дрейфа, собранных на серийных операционных усилителях около 17, т,е. приблизительно на порядок лучше,чем диодного логарифматора, В целом точность предложенного устройства превышает точность базового объекта.не менее., чем втрое. Кроме того, реализация прямого цифрового отсчета существенно снижает вероятность субъективных ошибок оператора и повышает быстродействие устройства.Устройство работает в актоматическом циклическом режиме, производя измерение суммарного тока, тока утечки и электронного тока, их сравнение в соответствии с соотношением (1) и выдает результат в цифровом виде, не требующий дополнительного пересчета, Время измерения складывается из периода следования импульсов генератора 12 ивремени отображения накопленных всчетчике 23 импульсов (цйфровым)индикатором 25 и составляет около300-.600 мс. Время измеренияустройством-прототипом ограничивается, вчастности, необходимостью ручногоуправления режимом кинескопа. Сучетом времени успокоения указате"ля аналогового индикатора и времени, необходимого для расчета конечного результата с учетом манометрической постоянной, оно составляет2-3 мин, т.е. быстродействие предложенного устройства более, чем напорядок превышает таковое базовогообъекта.1129 бб 9 г,Я Составитель Г. Кудинцеваелемеш Техред З,Палий Корректор А. Тяско Редакто аказ 9458/4 иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,5 4 фд ЮК(1 у 5 Кд Ъ 2 Тираж 682ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 113035, Москва, Ж,Поднисноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб д. 4/5