Файл: Шульц, Е. Ф. Индуктивные приборы контроля размеров в машиностроении.pdf

Д/°^?Тст находится из вольтампврных характеристик

термистора, снятых при различных значениях темпера­ туры окружающей среды.

Из выражений (11), (14) и (15) следует

Д [/„

-(д -1 ). (16)

I/.

Для повышения стабильности выходного напряжения генератора необходимо выбрать такой режим работы

термистора, при котором <х = -------- — было бы наи-

ст

меньшим, т. е. при наибольшем возможном токе термис­ тора.

В данной схеме генератора ток термистора в рабочей точке составляет 100— 130 мА; при этом, как следует из кривых, приведенных на рис. 16, ia— +0,01 в диапазоне температур от 0 до 60° С, что при q — 2 дает уменьшение выходного напряжения генератора порядка 1%.

изменение параметров элементов (Rl, R2, Cl, С2) цепи положительной обратной связи и изменение входного со­ противления усилителя напряжения.

Если в качестве Rl, R2, Cl, С2 используются прово­ лочные секционированные резисторы и слюдяные конден­ саторы группы Г, изменение « не превышает в худшем случае ±2-10~3 при At° = +60°С, что вызывает измене­ ние выходного напряжения на ±0,4%.

Изменение ш, вызываемое изменением входного сопро­ тивления усилителя, является основным в RC-генерато- рах, построенных на транзисторах.

Это объясняется сильной температурной зависимостью и сравнительно невысокой абсолютной величиной вход­ ного сопротивления полупроводниковых усилителей, осо­ бенно в том случае, когда на входе усилителя стоит гер­ маниевый транзистор. Абсолютная величина входного сопротивления полупроводникового усилителя, охвачен­ ного отрицательной обратной связью, всегда меньше со­ противления коллектора этого каскада, т. е. RBx < гк [1].

Поэтому в качестве входного транзистора, особенно в генераторах, предназначенных для работы при повы­ шенных температурах, следует использовать кремниевый

26

транзистор, обладающий высоким значением гк, а в цепи положительной обратной связи — сопротивления на­ сколько возможно меньшей величины. В предлагаемой схеме в качестве входного применен кремниевый транзис­

выходного напряжения около — 0,3%.

Дальнейшее уменьшение температурной нестабильно­ сти выходного напряжения возможно за счет введения температурной компенсации, которую можно осуществить включением в цепь инерционно нелинейной обратной связи медного сопротивления. Питание на усилитель на­ пряжения подается от стабилизатора с погрешностью стабилизации не более 0,5%. На выходной каскад по­ дается нестабилизированное напряжение, чем достигает­ ся высокая экономичность схемы генератора.

Схема LC-генератора, выполненного на лампах (рис. 17), содержит задающий генератор, буферный уси­ литель, выходную ступень и узел стабилизации. Задаю­ щий генератор выполнен на триодной части лампы Л1 (6И1П) по схеме с индуктивно-емкостной Т-образной цепью. Преимущество таких цепей заключается в том, что, во-первых, на резонансной частоте они дают сдвиг

27

180°, благодаря чему генератор может быть выполнен одноламповым, а, во-вторых, относительное увеличение добротности в этом случае больше, чем у схем с полосо­ вым RC-фильтром. Частота генератора определяется вы­ ражением

f

а условие самовозбуждения определяется соотношением

где К — коэффициент усиления каскада при нагрузке его Т-образным мостовым фильтром. Так как на одном кас­ каде можно получить коэффициент усиления от 10 до 100, то результирующая добротность генератора по такой схеме составляет Q = 50 500. Анодное напряжение на задающем генераторе стабилизировано, погрешность ста­ билизации не превышает ±0,5%.

Буферный усилитель, собранный на гептодной части лампы Л1, является регулирующим элементом. Коэффи­ циент усиления такого усилителя изменяется в зависимо­ сти от величины постоянного напряжения на управляю­ щих сетках. Для улучшения стабилизации управляющее напряжение подается на гетеродинную и сигнальную сетки. Выходная ступень выполнена на лучевом тетроде Л2 (6П1П). Для уменьшения выходного сопротивления и снижения гармоник лампа включена триодом.

Узел стабилизации предназначен для выдачи управ­ ляющего напряжения на регулирующий элемент и со­ держит источник опорного напряжения на кремниевых стабилитронах Д1 — Д4, выпрямитель выходного напря­ жения на кремниевых диодах Д5 и Д6, фильтр выпрям­ ленного напряжения на резисторах R2, R4, R5 и конден­ саторах С2, СЗ, С1.

Сопротивление нагрузки R3 выпрямителя выбрано , так, чтобы влияние изменений прямых и обратных сопро­ тивлений диодов под действием температуры сказывалось в меньшей степени. Компенсация температурного ухода опорного напряжения осуществляется в цепи выпрямлен­ ного напряжения с помощью термистора Rl (КМТ-4). Рост опорного напряжения с повышением температуры

28

компенсируется ростом выпрямленного напряжения, по­ этому разностное управляющее напряжение остается не­ изменным в некотором интервале температур.

Начальное отрицательное смещение на сетке буфер­ ного усилителя образуется за счет того, что выпрямлен­ ное выходное напряжение на 3—4 В превышает опорное при номинальном переменном напряжении на выходе генератора. В первый момент после включения на сетку буферного усилителя прикладывается положительное опорное напряжение, под действием которого коэффи­ циент усиления ламп становится настолько низким, что выпрямленное отрицательное напряжение не может пре­ высить опорное. На сетке остается положительное смеще­ ние и после прогрева ламп, т. е. схема не обладает свой­ ством самозапуска. Чтобы придать схеме необходимое свойство, применен диод Д7, через который в начальный момент на сетку буферного усилителя подается отрица­ тельное напряжение 1,5—2,0 В. После прогрева ламп выпрямленное напряжение достигает нормальной вели­ чины, напряжение смещения становится равным 3—4 В, диод запирается перепадом напряжения около 1,5 В и схема запуска автоматически отключается.

Генератор, выполненный по данной схеме, использует­ ся для питания измерительных цепей с индуктивными преобразователями в приборах высокой точности. При мощности нагрузки около 1 Вт и уровне нелинейных ис­ кажений не более 0,5% погрешность выходного напряже­ ния при изменении температуры окружающей среды от 10 до 60° С не превышает по амплитуде ±0,05% и по частоте 0,5%. Погрешность выходного напряжения гене­ ратора от изменения напряжения сети не превышает ±0,4% при изменении напряжения сети в интервале ±15% - С применением феррорезонансного стабилизато­ ра напряжения для питания прибора эта погрешность практически исключается.

6. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Для получения высоких точностных характеристик из­ мерительные и усилительные схемы приборов автомати­ ческого контроля с индуктивными преобразователями необходимо питать стабилизированным напряжением переменного и постоянного тока. Измерительные схемы могут питаться от промышленной сети через стабилиза-

29

торы и током низкой частоты 400—2000 Гц от собствен­ ных генераторов. Кроме измерительных усилителей, бы­ вает также необходимо стабилизировать напряжение питания отдельных каскадов электронных генераторов и реле. В зависимости от требуемой точности контроля

(измерения) к характеристикам источников постоянного и переменного тока предъявляются различные требова­ ния. Выбор рациональной схемы источника питания представляет значительные трудности. Ниже приведен анализ ряда схем выпрямителей и стабилизаторов для питания двухкомандного прибора автоматического конт­ роля с электронным блоком, выполненным на полупро­ водниковых элементах. Некоторые из этих схем приме­ няются в приборах, разработанных в АНИТИМ. Все схе­ мы обеспечивают стабилизированное питание следующих нагрузок:

1) автогенератора низкой частоты: t/0i = 24 В, / 0i =

=180 мА, коэффициент пульсаций р\ = 0,05%;

2)электронного реле и выходного каскада генерато­ ра: U02 = 25 В, /02 = 300 мА, р2 = 5%;

лены для изменения напряжения сети в пределах +10 и —20% от номинального значения, а габаритные размеры и масса всех элементов определены в расчете на приме­ нение электролитических конденсаторов К50-3, металло­ бумажных МБГЧ и выполнения сердечников трансфор­ маторов из стали Э42.

В рассматриваемом случае напряжение сети изме­ няется: Uc —var, сопротивление нагрузки постоянно

30

Zn = const. Требуется иметь стабильное напряжение на выходе стабилизатора, т. е. UCT —const. Феррорезонансный стабилизатор, отвечающий указанным требованиям, относится к типу Б, т. е. стабилизатор с феррорезонан­ сом напряжения. Две схемы таких стабилизаторов с сер­ дечниками, выполненными из готовых штампованных

Рис. 20. Схема стаби­ лизатора переменного напряжения на тран­ зисторах

пластин, представлены на рис. 18 и 19. Основным услови­ ем для выбора материала сердечника для таких стаби­ лизаторов является резкое насыщение, что обеспечивает

ванного напряжения.

31

Стабилизатор переменного напряжения на транзисто­ рах (рис. 20) имеет более высокую точность 'стабилиза­ ции и обеспечивает меньший процент нелинейных иска­ жений в выходном напряжении по сравнению со стабили­ затором, изображенным на рис. 19. Такой стабилизатор целесообразно применять при необходимости питания измерительных схем током промышленной частоты.

Р и с . 22. С х е м а с т а б и ­ л и з а т о р а и в ы п р я м и ­ т е л я с у д в о е н и е м н а ­ п р я ж е н и я

Стабилизатор, изображенный на рис. 21, имеет мень­ шие трудоемкость и габаритные размеры, но более вы-

1 Площадь радиатора указана для толщины материала 2,5 мм

32