Устройство для получения заданных значений постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (И) 51)4 С 05Р У кции в часз полного п магниточув еляется тол к ния тока, свяошибкой преоиндукции в оизве грешности вос занные со ста разователей м частоту. 1 ил ической нитной ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБР ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 314261, кл. Н 01 Я 1/00, 1967.Авторское свидетельство СССРР 752276, кл. С 05 Г 3/08, 1978.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электро. -технике, в частности к эталонным источникам тока. Цель изобретения -упрощение конструкции устройства иповышение точности воспроизведениязаданных значений постоянного тока.В устройстве для управления регулируемым источником 1 тока использованылишь две следящие системы, одна изкоторых, а именно блоки 4,6,7-9,11.,13 и 15, представляют собой преобраэователь магнитнои ин тоту. В данном случае ля, воздействующего н ствительный датчик, в его часть, обусловленная током, протекающим через соответствующую катушку магнитной индукции, и стабилизируется именно это поле. Напряжениедля управления регулируемым источником 1 тока формируется из низкочас-тотных сигналов на частоте модуляциигенератора 15, амплитуда и фаза котрых несут информацию об измененияхмагнитного поля в катушках 2 и 3.Так как частота управляемого генератора 7 примерно на порядок меньшечастоты опорного генератора 6, востолько же раз снижены требования кстабильности частоты генератора 7.Благодаря введению в устройство суммирующего усилителя 16 исключены по, Из обретен ие относи тся к электротехнике и предназначено для использования при реализации эталонных средств измерения силы тока и магнитной индукции.Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности воспроизведения заданных значений постоянного тока.На чертеже представлена функциональная схема устройства для получения заданных значений постоянного тока.Устройство содержит регулируемый источник 1 тока, первую 2 и вторую 3 идентичные катушки магнитной индукции с векторами индукции, направленными соответственно встречно и согласно по отношению к вектору индукции внешнего магнитного поля, первый 4 и второй 5 идентичные квантовые магниточувствительные датчики, размещенные внутри катушек 2 и 3 магнитной индукции, опорный б и управляемый 7 генераторы, смеситель 8, фильтры 9 и 10 соответственно разностной и суммарной частот, первый 11 и второй 12 узкополосные усилители, первый 13 и второй 14 синхронные детекторы, генератор 15 модуляции и суммирующий усилитель 1 б. Регулируемый источник 1 тока имеет нагрузку 17. Катушки 2 и 3 магнитной индукции включены встречно-последовательно в выходную цепь регулируемого источника 1 тока, Узкополосный усилитель 11, синхронный детектор 13 и управляемый генератор 7 подключены последовательно к выходу магниточувствительного датчика 4, Вход узкополосного усилителя 12 соединен с выходом магниточувствительного датчика 5. Выход генератора 15 модуляции подключен к соответствующим входам синхронного детектора 13 и управляемого генератора . Входы смесителя 8 соединены с выходами управляемогои опорного 6 генераторов, а выходы через фильтры 9 и 10 разностной и суммарной частот соответственно - с входами магниточувствительных датчиков 4 и 5. Входы суммирующего усилителя 1 б поцключены к выходам узкополосных усилителей 11 и 12, а выход - к одному . из входов синхронного детектора 14, другой вход которого соединен с выходом генератора 15 модуляции, а выход с управляющим входом регулируемого источни 8801ка 1 тока. Совокупность блоков 4, б,7-9, 11, 13 и 15 представляет собойпреобразователь магнитной индукциив частоту,Регулируемый источник 1 тока служит для питания катушек 2 и 3 магнитной индукции. Благодаря идентичностикатушек 2 и 3 и встречно-последовательному их включению ток создаетвнутри рабочих объемов этих катушекдва одинаковых по модулю и противоположно направленных магнитных поля,модуль индукции В которых определяКется в соответствии с формулойВк Кьгде К - коэфФициент преобразованиятока в магнитную индукцию,опредепяемый геометрическими20размерами катушек 2 и 3 ичислом витков;1 - величина тока, протекающегочерез катушки 2 и 3,Магнитные поля, векторно складываясь с внешним полем помехи В, создают в рабочих объемах катушек 2 и. 3результирующие поля, значения магнитных индукций которых при условии,что ВВ, равны соответственноВ -В и В + Вд (здесь можно пренебречь влиянием перпендикулярной составляющей вектора индукции внешнегомагнитного поля В, которая можетбыть сделана достаточно малой соот;ветствующим расположением катушек 235и 3 в пространстве) .Частоты магнитного резонанса атомов, являющихся рабочим веществоммагниточувствительных датчиков 4 и 5,равны10;= (в, - в);где- гйромагнитное отношение атомов;и) - частота магнитного резонансаОатомов в датчике 4;ы, - частота магнитного резонансаатомов в датчике 5.При воздействии на магниточувствительные датчики 4 и 5, помещенныевнутрь катушек 2 и 3 магнитной индукции, создающих поля с индукциейВ - В и В к + В 11 астотномоДУлированных напряжений с частотами несущей ) ) й о и ь) ы на выхоодах датчиков 4 и 5 появляются напряжения на частоте модуляции, амплитуды и фазы которых зависят от величины и знака расстройкиы, - н, , и Лы, - о могПри нулевой расстройке амплитуда сигнала равна нулю. Напряжение с частотами ы, и ы формируется в смесителе 8 из напряжений опорного 6 и управляемого 7 генераторов. Частота опорного генератора 6 определяет значение стабилизируемого тока. Эта частота неизменная для заданного значе - 10 ния тока 1,. и равна ы,= К 1,. Частота управляемого генератора 7 о чГ изменяется при вариациях магнитного поля. Фильтры 9 и 10 выделяют частотыц = У К 1 "ЧГф152 3 1 ЧГфкоторые близки к частотам магнитного резонанса ыи ы, .С помощью системы автоподстройки, включающей в себя узкополосный усили тель 11, синхронный детектор 13 и генератор 15 модуляции, частота управляемого генератора 7 постоянно подстраивается так, чтобы удовлетворять условию дм= О, т,е.25ч,=т(В- В, + К 1).Величина расстройки Лы = ы - ы, ,при этом равна да= 2 у(К 1; -В).Величина расстройки дауд не зависит от величины внешнего магнитного поля 30 помехи, причем, если ток в катушках 2 и 3 равен заданному значению 1.,ф то К 1, - В= 0 и сигнал на выходе датчика 5 отсутствует.При отклонении тока 1 от заданного 35 значения 1, дыО и на выходе датчика 5 возникает напряжение на частоте модуляции. Это напряжение усиливается узкополосным усилителем 12 и подается на один из входов суммирующего 40 усилителя 16. На другой вход суммиру-. ющего усилителя 16 подается сигнал с выхода узкополосного усилителя 11. Напряжение на выходе усилителя 11, входящего в состав системы автопод стройки частоты, должно поддерживаться равным нулю системой автоподстройки. Реально на выходе усилителя 11 имеется остаточное напряжение, обусловленное статической ошибкой системы 50 автоподстройки. Для исключения влияния статической ошибки следящей системы на точность воспроизведения и стабилизации тока это напряжение необходимо учитывать. Причем, если остаточное напряжение на выходе узкополосного усилителя 11, обусловленное изменением тока в катушках 2 и 3 и, следовательно, изменением В, имеет ту же фазу, что И напряжение на выходе узкополосного усилителя 12, то при изменении значения В фазы этих напряжений сдвинуты на 180 о. Поэтому в суммирующем усилителе 16 сигналы, обусловленные изменением В, складываются, а сигналы, связанные с изменением В , вычитаются.иВ синхронном детекторе 14 из суммарного низкочастотного напряжения формируется постоянное напряжение, которое подается в управляемый источник 1 тока для поддержания заданного значения тока 1; = сопят.Таким образом, для выработки сигнала ошибки, управляющего регулируемым источником 1 тока, достаточно одного преобразователя магнитной индукции в частоту, причем в предлагаемом техническом решении требования к нему существенно снижены. Частота управляемого генератора 7 определяется лишь величиной внешнего магнитного поля, а диапазон перестройки - вариациями этого поля. Коэффициент регулирования системы автоподстройки генератора 7 может быть выбран достаточно малым (около 100), поскольку статическая ошибка преобразователя магнитной индукции в частоту не сказывается на величине стабилизируемого тока за счет сложения низкочастотных сигналов, связанных с этой ошибкой, в суммирующем усилителе 16. Все это упрощает устройство для получения заданных значений постоянного тока в целом и позволяет повысить точность воспроизведения и стабилизации постоянного тока.Устройство работает следующим образом.Значение тока 1 из ряда (1, 2, 3, , и) заданных значений предварительно устанавливают грубо на регулируемом источнике 1 тока, Частота опорного генератора б при этом устанавливается равной я,= т К 1,.Частота управляемого генератора 7 цч, выбирается близкой к частоте магнитного резонанса атомов рабочего вещества во внешнем магнитном поле, При этом частоты ю, = ы, - чГ и- ш О + ючГ, образуемые в смесителе 8 и выделяемые фильтрами 9 и 10, сказываются близкими к частотам магнитного резонанса для атомов в магниточувствительных датчиках 4 и 5, размещенных в катушках 2 и 3 магнит най индукции. При модуляции частоты ы управляемого генератора 7 с низкой частотой Я , определяемой генератором 15 модуляции, на выходах датчиков 4 и 5 появляются низкочастотные сигналы с частотой модуляции. Зтисигналы усиливаются с помощью узкополосных усилителей 11 и 12 и складываются в суммирующем усилителе 16,Сигнал с узкополосного усилителя 11поступает, кроме того, на синхронныйдетектор 13, где преобразуется в постоянное напряжение, служащее для управления частотой управляемого генератора 7. Таким образом, частота управляемогс генератора 7 изменяетсяв соответствии с изменением внешнегомагнитного поля. Сигнал с выхода суммирующего усилителя 16 поступает насинхронный детектор 14, где преобразуется в постоянное напряжение, служащее для управления регулируемымисточником 1 тока к, как следствие,для стабилизации тока Т,В известном устройстве напряжениедля управления регулируемым источником 1 тока Формируется иэ высокочастотных сигналов, частоты которыхнесут информацию об абсолютном экачении и изменениях магнитного паля в катушках 2 и 3, Такой принцип требует создания трех замкнутых следящих систем - цепи стабилизации токи 28801 бния в петле автопсдстрайки ега частоты может быть выбран достаточно ниэким, поскольку остаточное напряжение на выходе узкополосного усилителя 11, связанное со статической ошибкой системы автопадстройки, учитывается в суммирующем усилителе 16 и не влияет в дальнейшем на величину тока в катушках 2 и 3.Если в известных устройствах аналогичного назначения имеет место стабилизация полного поля, воздействуюшего на магниточувствительный датчик, та предлагаемое устройство позволяет выделить из полного поля только ту его часть, которая обусловлена током, протекающим через катушку магнитной индукции, и стабилизировать именно эта поле. Полное поле, воздействующее на магнитачувствительный датчик, при этом может изменяться эи счет вариаций внешнего магнитного поля.Таким образом, изобретение позволяет уменьшить число замкнутых следящих систем снизить требования к их параметрам к, следовательно, упростить конструкцию устройства для полученкя заданных значений постоянного тока. Кроме того, исключаются погрешности воспроизведения и стабилизации тока, сьязанные со статической ошибкой преобразователей магнитной индукпии в частоту.и внутри нее двух следящих систем в преобразователях магнитной индукции в частоту. При этом высокие требования к стабильности и всспроиэводимости тока накладывают жесткие требования на следящие си;темь, преобра-.зователей,В предлагаемом устрсйсзве напряжение для управления регулируемым источником 1 тока Формируется йэ низкочастотных сигналов на частоте модуляции, амплитуда и фаза которых несетинформацию об изменениях магнитногополя в катушках 2 и 3 Прн: это. ока зывается возможным сократить числ:,.следящих систем до двух и резко снизить требования к управляемому ге-.:ератору 7 и системе ив:опсдстройкиего частоты В преобразователе мягькт"ной индукции в частоту, Тик кик частота управляемого генератора 7 пр.:мерно на порядок меньше чистоть.: спорного генератора 6, во столько же раэснижаются требаванкя к стабильностичастоты управляемого генератора 7,Кроме того, коэффициент регулировав Формула изобретенияУстрсйство для получения заданных значений постоянного тока, содержащее регулируеилй источник тока, в выходную цепь которого включены встречногаследовательно первая и вторая идентичные катушки: магнитной индукции с векторами индукции, направленными соответственно встречно к согласно пс отношению к вектору индукции внешнего мигнитнсга поля, первый к второй идентичные квинтовые магнитачувствктсльныс цатчики размещенные внутри одноименных катушек магнитной индукции, первый узкополосный усилитель, первый синхронный ц тектср и управляемый .енсритс- псгключенные последсвательна к выходу первого мигнктсчувствительного датчика, второй узкополосный усилитель., вхскоторого соединен с выходом второго магнитсчувствительногс датчики генератор мацуляцкк, выход которого подключенссстветствуцщкм входим первого синхронно-с детекторауправляемогоСоставитель Л.МорозовТехред М.Ходанич Корректор И,Муска Редактор О.Головач Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 3488/50 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1328801 8генератора, второй синхронный детек- разностной и суммарной частот сооттор, опорный генератор, о т л и ч а- ветственно - с входами первого и втою щ е е с я тем, что, с целью упро- рого магниточувствительных датчиков, щения устройства и повьппения точности входы суммирующего усилителя подклю.5воспроизведения заданных значении чены к выходам узкополосных усилите- постоянного тока, в него введены сме- лей, а выход к одному из входов втоситель, фильтры разностной и суммар- рого синхронного детектора, другой ной частот и суммирующий усилитель, вход которого соединен с выходом ге. причем входы смесителя соединены с 1 О нератора модуляции, а выход с управ- выходами управляемого и опорного ге- ляющим входом регулируемого источника нераторов, а выходы через фильтры тока.