Устройство для телеизмерения

Класс 74 Ь, 8 ов104143 СССР ЕТЕЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕДЕЯЗМЕРЕ УСТРОЙСТВО ДЛ лебаиий и вел 1 го напряжения, зуемого напряж ется нелинейно соотношения: преобразуемоательно, завиной преобргчастотой являеделяется из чинои Следо велич ения и й и оп КИзобретение относится к устройствам для телеизмерения, содержащим на передающем пункте автоколебательную систему, преобразующую измсряемое напряжение в напряжение переменной частоты, и на приемном пункте - конденсаторный приемник.В отличие от известных устройств этого типа, в которых срабатывание автоколебательной системы на передающем пункте происходит в резу;и - тате изменения ее параметров, вызываемого работой датчика - индукционного или емкостного преобразователя, в,предлагаемом устройстве автоколебательная система срабатывает в результате сравнения преобразуемого напряжения и напряжения ча конденсаторе, входящем в автоколебательную систему, Этим обеспечивается повышение точности и стабильности работы устройства, Для осуществления сравнения указанный конденсатор включается в цепь заряда, питаемую от источника постоянного напряжения и переключаемую электронным переключателем, срабатывающим по достижении напряжением на конденсаторе значения, равного измеряемому напряжению,Электронный преобразователь на передающем пункте имеет линейную зависимость между периодом автоко 453156 в Министерство элоктростанцинием заявки М 7647 где:- частота; У,. - преобразуемое напряжение; К - постоянный коэ 11 фициент.Зависимость между частотойи измеряемой зеличинои А определяется, если в выражение дляподставить значение напряжения С, которое может быть связано с А разными соотношениями и, в частности, соогношеиием: где р - постоянное напряжение которого вычитается нап яжение прогорциональное измеряемой в чине, При этом меньшему значе измеряемой величины А соотв вует большее значение напряж С и наоборот. Вследствие чего с личеиием А частота 1 увеличива а уменьшением А - уменьшаетПосле подстановки получаем:У=3 - П 1 АНапряжение частоты 1, получещгоеот преобразователя на передающемпункте, может быть передано на расстояние на приемный пункт, где требуется воспроизвести измеряемую величину А,Нелинейность характеристики 1 =- =у(У) не позволяет использоватькакую-либо из известных схем измерителей частоты для воспроизведния значения У а следовательно, изначения измеряемой величины А,так как это исключает возможностьосуществления суммирования наприемной стороне.Задача решается преобразованиемнапряжения переменной частоты мтодом, обратным методу преобразования измеряемого напряжения напередающей стороне.Преобразователь п немного пункта в предлагаемом устройстве для телизмерения представляет собсй конденсаторный приемник, состоящий изизмерительного конденсатора, включенного в цепь заряда, питаемую отисточника постоянного напряжениячерез электронный переключатель,переключающий указанную цепь счастотой приходящих импульсов, нссединенного через выпрямитель сдифференциальным ламповым вольгметром, измеряющим максимальныезначения напряжения на конденсатопе.На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя на передающем пункте устройства длятелизмерения; на фиг. 2 - эквивалентная схема части этого преобразсвателя; на фиг. 3 - эквивалентнаясхема части преобразователя на приемном пункте, на фиг. 4 - принципиальная схема этого преобразоваге.Элементы передающей частиустройства, представляющей собсйпреобразователь измеряемого напряжения в напряжение переменной частоты, выполняют функции сравнения двух напряжений, фиксации результата сравнения и переключенияцепи заряда конденсатора в моментравенства напряжений для осуществления автоколебательного процесса,Задача сравнения двух напряжений и фиксации результата в преобразователе решается с помощью амплитуднсго омпаратора, состоящего из триггерной лампы Л и пусковой лампы Лз.Переключение цепи заряда конденсатора осуществляется с помощью переключательной лампы Лз, работающей от триггерпой лампы ЛПреобразуемое напряжение Сполучаемое ст индукционного преобразователя, подает-.я на первичнуло осмстку 1 Г входного трансформатора, Напряжение с вторичных обмоток Ч"г и Цз этого трансформатора после выпрямления (с помощью вентилей В) и сглаживания (с помощью конденсаторов С) подается па сеточные цепи лампы Л,.Конденсатор Сь включенный мжду сетками лампы Л, заряжается через сопротивлния Л от источника анодногс напряжения У.Цепь заряда конденсатора С переключается с помощью лампы Л,.Сетки и катод лампы Лз соединеныс сетками и катодом триггерной лампы Л таким образом, что при открывании одной (например левой) половины лампы Л открывается соответствующая (левая) половина лампы Чз, а при открывании другой (например правой) половины лампы Л открывается соответствующая (правая) половина лампы Л,.Приведенная схема образует авто- колебательную систему, частота колебаний которой определяется величиной напряжения и скоростью пер- заряда конденсатора С через сопротивление Р от источника анодногс напряжения У.На фиг. 2 приведена эквивалентная схема включения ламп Лз и Лз. дающая наглядную картину работы преобразователя. В этой схеме лампа Лз заменена тройниковым контактом П, а опорные напряжения условно показаны в виде батарей с напряжением ЕУ. Внутреннее сопротивление лампы Лз постоянному току представлено в виде сопротивления й.Нормально обе половины лампы Л 2 заперты напряжением У., При показанном на схеме положении тройникового контакта П между катодом и сеткой левой половины лампы включена батарея, а между катодом и сеткой правой половины лампы- батарея и конденсатср С,. При этом левая половина лампы заперта отри. цательным напряжением Сг а правая половина лампы находится под воздействием разности напряжения Уи напряжения на конденсаторе СьКонденсатор С заряжается через правое сопротивление Р 1 и напряжение между его обкладками растет по экспоненциальному закону. Когда величина напряжения на конденсаторе С 1 приблизится к величине напряжения У, разность напряжений между катодом и сеткой правой половины лампы станет близкой к нулю, лампа откроется и вызовет переброс триггера в новое устойчивое состояние, в результате чего тройниковый контакт П перейдет в правое положение,После переключения тройникового контакта начинается перезаряд конденсатора С 1 в обратном направлении через левое сопротивление Р,. При возрастании напряжения на конденсаторе до строго определенной величины, близкой к (, происходит новое переключение и т. д, В схеме возникают автоколебания с периодом, определяемым временем пере. заряда конденсатора С 1 через сопротивление Р от напряжения + Удо напряжения - У,Время перезаряда конденсатора С, может быть определено из следующего выражения:2 У=(У,+ С) 1 - еоткуда после преобразований получаем:=яс.(). (иИз формулы для 1 непосредственно следует, чтопериод автоколебаний не зависит от колебаний напряжения О, и напряжения У если эти напряжения,изменяются в одинаковой степени.Это очень важная особенность предлагаемого электронного преобразователя, которая обеспечивает возможность точного преобразования угла поворота рамок индукционных преобразователей в напряжение переменной частоты при наличии значительных колебаний питающего напряжения. Примененный в преобразователе амплитудный компаратор, состоящий из триггерной и пусковой ламп, обеспечивает высокую точность и большую скорость реагирования и" определснную величину разности напрякений.Изменение напряжения на конденсаторе С 1 происходит на участке максимальной кр тизны экспоненциальной кривой. Положительное влияние указанных факторов сказывается в высокой точности и высокой стабильности работы преобразователя.1 ля того чтобы характеристика преобразсвателя имела малую нелинейность, величину напряжения У,. надо брать незначительной по сравнению с величиной напряжения У.Нелинейность характеристики можно свести к нулю, если в обшил провод к сопротивлениям Р 1 включить небольшое напряжение от специальной обмотки входного трансформатора (не показанной на схеме) в противофазе с напряжением У ,Напряжегние от индукционных преобразсзателей подается в сеточные цепи пусковой лампы. Требуемая величина напряжения У., не превыша ет 10 в. Поэтому потребление мощности от индукционных преобразователей является весьма незначительным и их раоота происходит при оптимальных условиях.Описываемый электронный преобразователь позволяет получить частоты от небольших долей герца до гескольких килогерц, чем обеспечива. ется перекрытие всего требуемого для дальних телеизмерений диапазона частот.Вариации частоты определяются вариациями измеряемого напряжения У,. и могут быть, выбраны в любых нужных пределах.При точном расчете периода колебаний преобразователя веобходимс учитывать падение наппяжения на сопротивлении лампы Л и то обстоятельство, что переброс триггера происходит не при нулевом, а при некотором небольшом отрицательном напряжении между сеткой и катодом лампы Л.Принцип устройства преобразовг. теля на приемном пункте поясняетсяэквивалентной схемой, показанной на фиг. 3.При показанном на этой схеме положении тройникового контакта П конденсатор С, заряжается через правое сопротивление Р, от источника тока с напряжением Е, причем правая обкладка заряжается положительно, а левая - отрицательно,При,переходе тройникового контакта П в правое положение конденсатор С, начинает перезаряжаться в обратном направлении - через левое сопротивление Л,.При непрерывном переключении тройникового контакта П с некоторой частотой конденсатор С непре.- рывно перезаряжается от напряжения + У до напряжения - У и наоборот.Это напряжение может составлять только небольшую часть от напряжения Е источника питания. Величина напряжения У определяется временем замыкания контакта П, величиной напряжения Е и постоянной времени цепи заряда конденсатора т=Эти величины связаны между собой следующим соотношением:Р2 У=(Е - , У 1 - еоткуда после преобразования пол,.чаем:, и (Это выражение идентично выражению (1) для полупериода колебаний на выходе преобразователя измеряемого напряжения в напряжение переменной частоты, установленного на передающем пункте.Приравнивая выражения для 1 и Р, принимая Р 1 С, = Я; С;, после преобразований получаем:иа+ их Е+ ии - и, е - ииа ЕОбозначая -=К, и -= К,и, и и подставляя,в равенство (3) значения К 1 и К 2, получаем;Это равенство справедливо толькопри условии, если К 1=К 2и. еОтсюда следует, что -= - , ии,. и следовательно,У-= У,.и(5) Таким образом, напряжение Г, при равенстве постоянных времени Р,С, =Р; С линейно зависит от напряжения У, на передающей стороне и, следовательно, представленная схема на фиг. 3 может быть применена для воспроизведения значения измеряемой величины на приемном пункте.В схеме по фиг, 4 для переключения измерительного конденсатора С, заряжаемого через сопротивления Р используется вместо трой:-икового контакта:двоенная трехэлект. родная лампа .7 обе половины которой нормально заперты не показанным на схеме отрицательным напряжением.Импульсы с выхода электронного преобразователя измеряемого напряжения в напряжение, переменной частоты на передающей стороне, чере канал связи и входной усилитель- ограничитель с триггерной лампой на выходе, на приемной стороне поступают на вход преобразователя приемника. При этом каждая половина лампы Л 4 попеременно открывается и запирается на время, равное полу- периоду колебаний, в результате чего конденсатор С, непрерывно переза ряжается с частотой приходящих импульсо.в,Напряжение с конденсатора С через конденсатор С 2 поступает на выпрямительную схему, собранную по схеме удвоения и состоящую из вентилей В и конденсаторов Сз.Сопротивление Л 2, шунтирующее выход выпрямительной схемы, выбирается достаточно большой величины. Это необходимо для того, чтооы постоянное напряжение на этом сопротивлении по величине соответствовало амплитудному значению напряжения У, снимаемого с конденсатора С,. При соблюдении этого условия напряжение на сопротивлении Р 2 будет строго пропорционально напряжению о 1,. на передающей стороне и, следовательно, будет служить мерой этого напряжения.Для воспроизведения значения измеряемой величины необходимо решить задачу измерения постоянного напряжения на сопротивлении Р 2 без потребления тока. Эта задача может быть решена разными путями и, в частности, путем использования дифференциальной схемы катодного повторителя, приведенной на фиг, 4.В,повторителе применена сдвоен. ная трехэлвктродная лампа Ль с сопротивлениями Р:, и Л 6 в цепях катодов.Указывающий прибор 1 включен между катодами лампы Л 5 через балластное сопротивление Р 4.Напряжение с сопротивления Л 2 подается на сетку левой половины лампы Л. На сетку правой половины этой лампы подается напряжение от делителя анодного напряженпя, составленного из сопротивлений Р 7 и ЛвЭто дает возможность установить баланс токов в схеме при любом значении частоты ив частности, при минимальном ес значении. В послед нем случае, минимальной частоте будет соответствовать нулевое значение тока через прибор 1; а максимальной частоте - максимальное значение тока.Легко показать, что при соблюдении определенных условий величина тока 1 через указывающий прибор 1 строго пропорциональна измеряемойвеличине А. Предмет изобретения1. Устройство для телеизмерения, содержащее на передающем пункте автоколебательную систему, преобразующую измеряемое напряжение в напряжение переменной частоты, а на приемном пункте - конденсато 1- ный . приемник, о тл н ч а ю ще е с я тем, что. с целью повышения точности и стабильности работы устройства, конденсатор, входящий в автоколебательную систему, включен в цепь заряда, питаемую от источника по стоянного напряжения и переключаемую электронным переключателем, срабатывающим по достижении напряжением на конденсаторе значения, равного измеряемому напряжению.2. Устройство по п. 1, о тли ча ю. щ е е с я тем, что измерительный конденсатор на приемном пункте включен в цепь заряда, питаемую от источника постоянного напряжения через электронный переключатель, переключаюгций указанную цепь с частотсй приходящих импульсов, и соединен через выпрямитель с дифференциальным ламповым вольтметром, измеряющим максимальные значения напряжения на кондепсз. торс.Приоритет по п. 2 от 19 октября1953 г.