Генератор инфранизкочастотных импульсов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтсиинСфциалистичвсиинРвслублии и 961104(51)М. Кл. с присоединением заявки РЙ Н 03 К 3/00 1 йнуднрстненный квинтет СССР,юо даааи нзейретеннй н открытий(72) Авторы изобретения Ф; .Ф Всесоюзный заочный машиностроительный и титру(5 Ь) ГЕНЕРАТОР ИНфРАНИЗКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 1Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вприборах времени, а также в автоматических устройствах в качестве датчиков унитарного кода времени или такто-вых сигналов,Известны генераторы инфранизкочастотных импульсоя, используемые в электромеханических приборах времени, которые содержат импульсный инфранизко 1 очастотный генератор, выполненный в виде вращаемого импульсного колеса смножеством поочередно расположенныхна, нем изолируюцих и контактных плаща.док, а такие с зондирующим элементомдля генерирования импульсов, Последний представляет собой контактную пру-.жину, прилегающую к наружной поверхности импульсного колеса. В соединенный с импульсным колесом стопорныйзубчатый венец так входит .в зацеплениестопорная пружина, что при застопоренном импульсном колесе контактная пру-,жина прилегает к изолированной части 2наружной" поверхности колеса между двумя соседними контактными площадками,причем в цепи силового привода импульсного колеса расположен переключааций элемент 13,Недостатком такого генератора являются его сложность и недостаточная надежность, что обусловлено применением устройства с системой замы"фкающихся и размыкающихся контактов,. Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор инфранизкочастотных импульсов,содержащий маломощный приводной механизм, например часовой механизм с механическим редуктором, на выходнойоси которого установлен кулачок, механически связанный с подвижнойпластиной конденсаторного датчика,которая соединена с .выходом источниканапряжения высокой частоты, а непо"движная пластина конденсаторного датчика соединена через последовательновключенные детектор, фильтр высоко"961104 3частотных составляющих и дифференцирующую цепь с входом Формирователядлительности импульсов, и выпрямительный питающий блок, включающий выпрямительный диодный мост, одна диагональ которого через гасящий конденсатор и помехозащитный фильтр подключена к выходам источника переменного напряжения, а другая диагональдиодного выпрямительного моста через 10сглаживающий фильтр и параллельновключенный стабилитрон соединена с питающими входами источника напряжениявысокой частоты и питающими входами1 формирователя длительности импульсов, 15выход которого является выходом генератора 23.,Недостатком известного генератораявляется большая потребляемая мощность. 20Целью изобретения является уменьшение мощности, потребляемой генератором.Поставленная цель достигается тем,что а генератор инфранизкочастотныхимпульсов для программных. реле времени, содержащий маломощный привод,например электрочасовой механизм средуктором, на выходной оси которого установлен кулачок, механическисвязанный с подвижной пластиной конденсаторного датчика, которая соединена с выходом источника напряжениявысокой частоты, а неподвижная пластина конденсаторного:, датчика соединена35через последовательно включенные детектор, Фильтр высокочастотных составляющих и дифференцирующую цепь свходом формирователя длительности импульсов, блок питания, включающий40диодный мост, одна диагональ которогочерез гасящий конденсатор и помехозащитный фильтр подключена к выходамисточника переменного напряжения, адругая диагональ диодного моста черезсглаживающий фильтр и параллельно45включенный стабилитрон соединена спитающими входами источника напряжения высокой частоты и питающими входами Формирователя длительности импульсов, введены формирователь разнополярных импульсов, тиристорный ключ,управляющий блок, ограничительный резистор, дополнительный гасящий.конденсатор, триггер и оптрон, причем выходом генератора является выход формирователя разнополярных импульсов,вход которого соединен с одним входомтриггера и выходом формирователя длительности импульсов, вход которогоюдключен к другому входу триггера,выход которого связан со светодиодомоптрона, а фотодиод оптрона включенмежду общей шиной и сигнальным входом управляющего блока, питающийвход которого через дополнительныйгасящий конденсатор соединен с входом тиристорного ключа, который подключен через ограничительный резистор к одному из выходов помехозащитного фильтра и первой обкладке гасящего конденсатора, вторая обкладкакоторого соединена с выходом тиристорного ключа и общей шиной, котораяявляется другим входом управляющегоблока, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного ключа,причем управляющий блок выполнен ввиде выпрямителя, импульсного трансформатора, порогового элемента итранзисторного ключа, выходы которого соединены соответственно с сигнальным входом управляющего блока и общейшиной, выход транзисторного ключа соединен с одним входом порогового элемента, другой вход которого подключенк обцей шине, выход порогового эле-.мента через первичную обмотку импульсного трансформатора соединен с выходом выпрямителя, вход которого является питающим входом управляющего блока, а выходом управляющего блока является вторичная обмотка импульсноготрансформатора,Кроме того, в генераторе инфранизкочастотных импульсов Формирователь разнополярных импульсов содержитсимметричный триггер, два элементасовпадения и выходной суммирующиймост, причем вход формирователя соединен с первыми входами элементов совпадения и с входом симметричного триггера, выход которого подключен к вторым входам элементов совпадения, выходы которых соединены с входом выходного суммирующего моста, выходыкоторого являются выходами формирователя разнополярных импульсов,На фиг. 1 представлена схема генератора инфранизкочастотных импульсов;на фиг. 2 - схема Формирователяразнополярных импульсов.Устройство содержит маломощныйпривод 1, например электрочасовой механизм с редуктором 2 выхбдную ось 3редуктора, кулачок 4, выполненный содноступенчатой канавкой 5, конденсаторный датчик 6 на основе двух плас-% 96 Итин 7 неподвижной и подвижной, причем последняя соединена с выходом источника 8 напряжения высокой частоты,детектор 9, фильтр 10 высокочастотныхсоставляющих, дифференцирующая цепь 11формирователь 12 длительности импульсов., блок 13 питания, содержащий диодный мост 14, гасящий конденсатор 15,помехозащитный фильтр 16, сглаживающий Фильтр 17, стабилитрон 18, форми- Орователь 19 разнополярных импульсов,тиристорный ключ 20, управляющийблок 21, ограничительный резистор 22,дополнительный гасящий конденсатор 2.Г;триггер 24 и оптрон 25 на основе Исветодиода 26 и Фотодиода 27, причем управляющий блок 21 содержитимпульсный трансформатор 28, пороговый элемент 29, транзисторный ключ 30и выпрямитель 31, а Формирователь 19 20разнополярных импульсов содержит симметричный триггер 32, элементы 33 и 34совпадения и суммирующий мост 35.Разработанный генератор предназначен для работы совместно с програм- Ииным реле времени, построенным по схеме генератор импульсов - шаговый дви"гатель - исполнительное устройство,Причем для питания шаговых двигателейуказанного реле времени необходимы .ЗЭэнакопеременные импульсы постоянного,тока, а питание самого реле времени,как правило, осуществляется от сети1переменного тока.Генератор работает следующим об"35разом,Приводной маломощный часовой механизм 1, обеспечивающий высокую стабильность колебаний, через специальный механический редуктор 2 создает вращение кулачка 4 с постоянной угловой скоростью. Кулачок 4 выполнен с одноступенчатой канавкой 5. Такая форма выполнения кулачка 4 обеспечи 45вает необходимый режим управления процессом коммутации конденсаторного датчика 5, который выполнен иэ двух пластин 7. За счет указанного .выпол" нения кулачка 4 обеспечивается изменение емкости конденсаторного дат 56чика таким образом, что сближение его пластин 7 происходит с большой скоростью. В результате получается резкое изменение емкости датчика и возникает высокочастотный импульс с крутым передним фронтом. Задний фронт импульса получается пологим за счет возврата кулачка 4 в исходное положе-. 04ние, которое происходит в течение остальной части периода его вращенияОдна иэ пластин 7 конденсаторного датчика 6 связана с выходом источника 8 напряжения высокой частоты, ко" торый выполнен в виде экономичного высокочастотного генератора на одном транзисторе по трансформаторной схе" ме с последовательным колебательным контуром. Такая схема обеспечивает при высокой добротности контура выходное напряжение порядка нескольких десятков вольт. Частота источника 8 лежит в пределах 1-2 ИГц, причем ее стабильность не критична, что выгодно отличает предлагаемый генератор от известных электромеханических приборов времени подобного типа. В случае, когда пластины 7 конденсаторного дат. цика 6 раздвинуты, сигнал высокой частоты заполняет паузу между импуль,сами и имеет величину много меньшую, чем в момент наибольшего сближения пластин.Таким образом, периодическое вращение кулачка 4 приводит к появлению на выходе конденсаторного датчика 6 последовательности импульсов высокой частоты. Огибающая импульсов высокой частоты выделяется детектором 9, ко" торый в предлагаемом генераторе пост" роен на схеме удвоения напряжения .С выхода детектора 9 сигнал через Фильтр 10 высокочастотных составляющих и дифференцирующую цепь 11 подается на управляющий вход ключа формирователя 12 длительности импульсов, сигнальныи вход которого соединен с выходом стабилитрона 18, входящего в блок 13 питания. Выход формирова" теля 19 является выходом генератора. В результате иа выходе генератора Формируется последовательность стабильных по периоду следования импульсов с крутым передним фронтом, В ряде случаев необходима последовательность разнополярных импульсов прямоуголь-. ной Формы соответствующей длительности, Поэтому в схему генератора введен формирователь 19 разнополярных импульсов.Особенностью разработанного генератора является его экономичность, которая достигается за счет того, что в моменты отсутствия выходного сигнала на выходе Формирователя 12 длительности импульсов, на его питающие входы подается низкий уровень мощности, а в моменты формирования выходформула изобретения 1. Генератор инфранизкочастотных импульсов, содержащий маломощный привод, например электрочасовой механизм с редуктором, на выходной оси которого установлен кулачок, механически связанный с подвижной пластиной конденсаторного датчика, которая соединена с выходом источника напряжения высокой частоты, а неподвижная пластина конденсаторного. датчика соединена через последовательно включенные детектор, фильтр высокочастотных составляющих и дифференцирующую цепь с входом формирователя длительности импульсов, блок питания, включающий диодный мост, одна диагональ которого через. гасящий конденсатор и помехозащитный фильтр подключена к выходам источника переменного напряжения, а другая диагональ диодного моста через сглаживающий фильтр и параллельно включенный стабилитрон соединена с питающими входами источника напряжения высокой частоты и питающими входами формирователя длительности импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я .тем,. что, с целью уменьшения потребляемой мощности генератора, в него введены формирователь разнополярных импульсов, тиристорный ключ, управляющий блок, ограничительный резистор, дополнительный гасящий конденсатор,ного импульса - высокий уровень мощ"ности. Это достигается тем, что в генераторе блок 13 выполнен с цельюуменьшения габаритов по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсато- Зром 15. С диодного моста 14 напряжение подается через сглаживающийфильтр 17 на стабилитрон 18. В связис тем, что период следования выходных- импульсов велик (например, составляет 101 мин), то скважность будет такжебольшой, Все время между выходнымиимпульсами основной нагрузкой стабилитрона 18. является входное сопротивление формирователя 12 длительнос- Ити импульсов, потребление тока кото:рым составляет. небольшую величину.При появлении выходного импульсана выходе Формирователя 12 и макси"мальной нагрузке генератора ток, по" Ютребляемый от стабилитрона 18, увеличивается на порядок и составляет наибольшую величину, Для нормальной ра- ,боты стабилитрона 18 при таком боль"шом разбросе тока нагрузки и исполь" 23 .зовании бестрансформаторной схемы блока 13 необходимо увеличивать величину гасящего конденсатора 15, что соответственно приводит к увеличениютока через стабилитрон 18 при отсут- зествии выходных импульсов, т.е, в режиме паузы, При этом увеличиваетсямощность, рассеиваемая на элементахпитающего блока и потребляемаяотисточника переменного напряжения (отсети).Увеличение мощности стабилитрона 18 осуществляется уменьшением величины сопротивления гасящего конденсатора 15 путем параллельного подклю Оцения к нему ограничительного резистора 22 через тиристорный ключ 20, (который выполнен на основе симметрич. ого тиристора ) в моменты появления выходных импульсов генератора, т.е.именно тогда, когда ток, потребляемый от стабилитрона 18, равен макси",мальному.Схема блока 13 вместе с управляющим блоком 21 при отсутствии выходного импульса генератора находится вследующем состоянии. Посредством формирователя 12 длительности импульсовоткрыт триггер .24 и через светоди"од 26 оптрона 25 протекает ток. Фотодиод 27 оптрона 25 также открыт, атранзисторный ключ 30 управляющегоблока 21 закрыт, закрыты при этомпороговый элемент 21 и тиристорный ключ 20, так как на вторичной обмот-, ке импульсного трансформатора 28 отсутствуют импульсы запуска.При появлении импульса на выходе формирователя 12 длительности импульсов триггер 24 переключается и оптрон 25 гаснет, транзисторный ключ 30 открывается, срабатывает пороговое устройство 29 и с вторичной обмотки, транспорматора 28 снимаются короткие запускающие импульсы, открйвающие тиристорный ключ 20.Ограничительный резистор 22 подключается параллельно гасящему .конденсатору 15.рассмотренная схема питающего блока отличается большой экономичностью, отсутствием теплоотводящих радиаторов и применением элементов малой мощнос-ти рассеивания, что позволяет уменьшить как габариты генератора, так и существенно снизить потребляемую мощность96119триггер и оптрон, причем выходом,ге":нератора является выход Формирователяразнополярных импульсов, вход которого соединен с одним входом триггераи выходом Формирователя длительности йимпульсов, вход которого подключен кдругому входу триггера, выход которого связан со светодиодом оптрона, аФотодиод оптрона включен между общейшиной. и сигнальным входом управляюще- Ого блока, питающий вход которого через дополнительный гасящий конденсатор соединен с входом тиристорногоключа, который подключен через огра"ничительный резистор к одному из вы Входов помехозащищенного фильтра и первой обкладке гасящего конденсатора,вторая обкладка которого соединенас выходом тиристорного ключа и общейшиной, которая является другим входом 20управляацего блока, выход которогосоединен с управляющим входом тиристорного ключа, причем управляющийблок выполнен в виде вцпрямителя,импульсного трансформатора, порогово го элемента и транзисторного ключа,входы которого соединены соответственно с сигнальным входом управляющегоблока и общей шиной, вцход транзисторного ключа соединен с одним входом Эв 04 10порогового элемента, другой вхбд ко"торого подключен к общей шине, выходпорогового элемента через первичнуюобмотку импульсного трансформаторасоединен с выходом выпрямителя, входкоторого является питающим входомуправляющего блока, а выходом управляющего блока является вторичная обмотка импульсного трансформатора.2. Генератор по и, 1, о т л и ч а"ю щ и й с я тем, что в нем формирователь разнополярных импульсов содержит симметричный триггер, два эле"мента совпадения и суммирующий мост,причем вход формирователя соединенс первыми входами элементов совпаде"ния и с входом симметричного тригге"ра, выход которого подключен к вторцмвходам элементов совпадения, выходцкоторых соединены с входом суммирующего моста, выходы которого являются.,выходами Формирователя разнополярных;импульсов.Источники информацин,принятые ао внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ М 2628899,кл. 6 04 С 9/00; 1977.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке й 2891532, кл. Н 03 К 3/00,1980 (прототип)./5теетная,аа дф Прое Фили Составитель Л, Колоскоанвор Техрев Ж. КастелевичТираж 959НИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и откры0 5 Москва Е-ЗБ Раущская наЗБ уаВее ееВее 54 аеъьеет татеал,ППП "Патент", г. Ужгород, у Корр Подл СССР ии