Файл: Беленький, Я. Е. Многоточечные бесконтактные сигнализаторы температуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 49
Скачиваний: 0
■■стачное уменьшение т~, можно рекомендовать включение во входную цепь каскада элементов, переводящих эту депь из режима одностороннего ограничения в режим двустороннего ограничения.
Для полного устранения динамического смещения
.характеристика ограничителя должна быть симметрич ной, чего нельзя добиться включением на входе каскада ограничивающего диода, имеющего более высокий уро вень ограничения по сравнению с переходом база — эмиттер транзистора. Лучший результат может быть по лучен при использовании для ограничения отрицательной полуволны сигнала транзисторов, уровень ограничения которых почти на порядок меньше, чем у диодов.
Схема включения дополнительного ограничивающего |
|
транзистора Т2 показана пунктиром на рис. |
4-1. Резистор |
Rh, ограничивающий коллекторный ток Тъ |
может отсут |
ствовать, если транзистор Тг включен в один из входных |
|
каскадов усилителя, где передаваемый сигнал сравни |
|
тельно мал. Очевидно, что транзисторы 7\ и Т2 должны ■быть противоположного типа проводимости.
'При экспериментальной .проверке был испытан усилительный
каскад МБСТ, который |
имел |
предварительные |
параметры |
т~ = |
|
= 90 мсек, 5=0,05 при контроле |
с погрешностью, |
равной 0,3%, при |
|||
минимальном времени опроса й< = |
500 мсек. После включения допол |
||||
нительного транзистора |
были |
получены параметры т- — 15 |
мсек, |
||
■5=0.3, что позволило при сохранении той же погрешности умень
шить время |
опроса до |
Л;=Й10 |
мсек. |
Этот результат |
достаточно |
||
точно |
совпадает со |
значением |
tK, |
определяемым |
из |
графика |
|
л а рис. |
4-3 |
(87 мсек), и показывает, что выбор параметров |
входной |
||||
цепи усилительного каскада на основе приведенных выше рекомен дации позволяет, в данном случае, почти в 5 раз увеличить частоту переключения контролируемых точек.
4-2. ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР (ДИСКРИМИНАТОР)
В большинстве приборов автоматического контроля, использующих дифференциальные методы измерения на переменном токе, разностный сигнал измерительной схе мы после усиления поступает на фазочувствительный детектор (ФЧД), где осуществляется его дискриминация по фазовому признаку.
При переходе параметра через заданное значение фаза разностного сигнала изменяется на 180°. ФЧД сравнивает фазы разностного и опорного сигналов и со ответственно включает или выключает выходное устрой ство прибора.
75
Наиболее распространенная схема ФЧД, применяемая в устройствах автоматического контроля, изображена на рис. 4-4. Схема содержит транзистор Т, нагрузку источник опорного напряжения Uo—Uos\nat п диод Д,. препятствующий протеканию через транзистор неуправ ляемого тока в положительные полуперноды опорного напряжения. Входной сигнал, поступающий с усилителя,.
так же как и опорное напряжение,,
•изменяется по синусоидальному за кону
|
|
« б х = £А,х sin (со/+ ф + г|>), |
||||
|
где |
ср — начальная |
фаза |
сигнала,, |
||
|
которая определяется |
величиной |
||||
|
контролируемого параметра |
и при |
||||
|
нимает дискретные значения |
0 или |
||||
Рис. 4-4. Схема фазо- |
я; |
ф — дополнительный |
фазовый |
|||
чувствительного де |
сдвиг, вносимый усилителем. |
фазо |
||||
тектора. |
Помеха, |
обусловленная |
||||
|
вым |
сдвигом |
ф, |
вызывает |
значи |
|
тельную по величине дополнительную динамическую по грешность и может привести к ложным включениям вы ходного устройства МЕСТ. Процесс возникновения помех поясняется эпюрами, приведенными на рис. 4-5.
На рис. 4-5,а изображены эпюры для идеального слу чая, когда ф —0. Так как усилитель обычно обеспечивает величину сигнала uBXj достаточную для насыщения тран зистора ФЧД, то при ф=0 на нагрузке выделяется однополупериодное напряжение иш амплитуда которого прак тически равна Uо. При ф.= я напряжение на нагрузке ФЧД равно нулю.
В реальных схемах усилитель вносит фазовый сдвиг ф^.О. При ф = 0 и ф>0 (рис. 4-5,6) это приводит к умень
шению среднего значения напряжения на |
нагрузке.. |
Однако благодаря тому, что амплитудное |
значение Un- |
не изменяется (при условии ф^л/2), появление фазового сдвига ф не препятствует своевременному включению выходных устройств, в качестве которых обычно приме няются приборы тлеющего разряда, тиристоры, триггеры и другие запоминающие устройства, имеющие участок отрицательного сопротивления на вольт-амперной харак теристике и реагирующие на амплитудное значение вы ходного сигнала ФЧД.
76
Помеха возникает при
<Ф=л и \|;>0 (рис. 4-5,в) и
может привести к ложным включениям выходного устройства, если амплитуда помехи Un= Uo sin ф превы шает пороговый уровень Unp включения выходного устрой ства.
Время восстановления режима усилителя после пе регрузок зависит от его по стоянной времени. Поэтому попытка уменьшить реактив ную составляющую сопро тивления переходных цепей (например, за счет увеличе ния переходной емкости в ДС-усилителе) е целью уменьшения фазового сдви га ф неизбежно приводит к снижению быстродействия МЕСТ.
Одним из способов пре дотвращения ложных сраба тываний выходных устрой ств, т. е. уменьшения дина мической погрешности, по
зволяющим одновременно |
|
повысить |
быстродействие |
МЕСТ, |
является введение |
в ФЧД |
последовательного |
ограничителя [Л. 16], постро енного на кремневом стаби литроне Д с (рис. 4-6,а ) .
В фазочувствительном детекторе с ограничителем ток в нагрузке протекает в течение времени, меньшего чем полупериод, за счет фа зовой отсечки опорного на пряжения. Эта отсечка воз никает благодаря тому, что стабилитрон открыт лишь
$
Рис. 4-5. Форма напряжения на выходе фазочувствительно го детектора для случаев: ф= = 0, ф =0 (а); ср=0, ф=^0 (б);
Ф=Я, (в).
77
и
U)t
Рис. 4-6. Схема фазового детектора с отсечкой (а)
иформа напряжений в каскаде (б).
вто время, пока опорное напряжение превышает напря жение пробоя стабилитрона (рве. 4-6,6). Угол отсечки 0 определяется выражением
(4-25).
где Е с — напряжение пробоя стабилитрона; U'о— ампли туда опорного напряжения ФЧД с ограничителем, кото рая определяется из условия обеспечения заданного напряжения на нагрузке,
U'c = Uo+ Ec.
Степень возможного повышения быстродействия при бора за счет фазовой отсечки можно охарактеризоватьКоэффициентом у, равным
(4-26).
где т 0тс и х — допустимые постоянные времени усилите лей, работающих на ФЧД с отсечкой и без нее. Очевид но, что возможность уменьшения постоянной времени: усилителя, не вызывающего при этом увеличения дина мической погрешности, позволяет повысить быстродей ствие МБСТ.
Соответствующие фазовые сдвиги усилителей будут:'
|
(4-27). |
<|>= arctg -^ . |
(4-28): |
78
Условия работы ФЧД без отсечки, при которых от сутствуют ложные срабатывания выходного устройства,, можно записать в виде неравенства
Т Г < 1 > |
|
|
(4-29) |
где Ua — амплитуда напряжения |
напряжения |
помехи; |
|
Дпр— пороговое напряжение выходного |
устройства. |
||
Учитывая, что Нп = Но sin -хр, |
условие |
(4-29) |
можно, |
представить как |
|
|
|
s im ^ ia , |
|
|
(4-30) |
где a=U „pfU 0— коэффициент, характеризующий степень использования детекторного каскада по напряжению.
Это же условие для ФЧД с отсечкой запишется, как видно из рис. 4-6,6, в следующем виде:
5шфоте< ^ ; + ^ ; . |
(4-31) |
Обозначив sin 0 через коэффициент |3, характеризую щий в данном случае глубину отсечки, получим из выра жения (4-25)
Е*____ L _
и1 -р ’
что позволяет переписать выражение (4-31) в виде
sin фоте^'а+ р—ар. |
(4-32)' |
Переходя в выражениях (4-30) и (4-32) к предель ным значениям п подставляя значения углов ф и фото соответственно в выражения (4-27) и (4-28),' определим: допустимые постоянные времени усилителей для обоих рассматриваемых случаев
|
х = |
(4-33), |
~(,,с |
(с + р— 4)„ — 1' |
(4-34} |
После этого для коэффициента у получим выражение
■— Л / 1— аа |
(а + 1 |
-°Р)2 |
(4-35> |
|
V |
а2 |
1— а - |
Р- «Р)2 |
|
|
|
•(<* + |
|
|
Зависимость у(р) для ряда значений а приведена на рис. 4-7. Из этого рисунка видно, что для увеличения ко
79-