5.7.5. Устройство контроля нескольких параметров по двум проводам

Устройство дистанционного контроля параметров находит широкое применение в технике связи и радиовещания. Использование ПТ в комбинированном режиме позволяет разработать простую схему устройства контроля любого требуемого числа параметров (М) с помощью двухпроводной линии.

Принципиальная схема устройства контроля М параметров по двум проводам приведена на рисунке 5.18, а. Схема состоит из М однотипных электронных селективных реле времени. Принцип работы всего устройства понятен из рассмотрения одного типового звена.

При подаче от генератора Г с пульта управления (рисунок 5.18, б) частоты f₁, на которую настроен контур L₁₂C₁₁, на последнем выделяется напряжение с амплитудой, превышающей напряжение запирания ПТ VТ₁. При этом, отрицательными полупериодами контурного напряжения отпирается p-n-переход ПТ и происходит заряд конденсатора С₁₂ с постоянной времени, определяемой в основном элементами R₁₁ и C₁₂. Практически конденсатор С₁₂ успевает зарядиться до амплитудного значения контурного напряжения за время нажатия кнопки П переключателя пульта, показанного на рисунке 5.18, б. Разработанное устройство позволяет осуществить дистанцион­ный контроль нескольких параметров с помощью двухпроводной линии.

Применение в устройстве контроля ПТ обеспечивает: значитель­ное упрощение схемы; любые практически необходимые выдержки вре­мени; облегченную работу контуров, что позволяет получить их добротность близкой к собственной и, следовательно, уменьшить разнос между управляющими частотами.

5.7.6. Вольтметры с пт в режиме с прямыми токами затвора

В технике связи широко используются вольтметры пиковых, максимальных, минимальных и средних значений напряжений. Реали­зация вольтметров на ПТ позволяет упростить их схемы, повысить экономичность и надежность, улучшить временные характеристики.

Особенности выполнения вольтметров на ПТ рассмотрим на примере указателя уровня, предназначенного для использования в ра­диовещательных трактах и изображенного на рисунке 5.19, а.

ПТ T₁, используемый на входе устройства, включен по схеме двухполупериодного выпрямителя. Он работает в режиме с прямыми токами затвора. Такое включение позволило реализовать максималь­но возможное отношение разряда и заряда цепи, определяющее времен­ные характеристики вольтметра, стабилизировать постоянные време­ни цепей заряда и разряда, повысить надежность и экономичность вольтметра, упростить его схему.

Известно несколько типов указателей уровня. Каждый из них характеризуют следующие показатели.

	а)	Рис. 5.18. Схема устройства контроля параметров
	б)

- Время интеграции t_И. Это длительность одиночного сигнала звуковой частоты с прямоугольной огибающей, при которой стрелка прибора перемещается из начального положения до положения -2 дБ (80% от максимального отклонения при стационарном сигнале того же уровня).

- Время срабатывания t_СР. Это время, которое должно пройти после включения напряжения звуковой частоты заданного уровня для того, чтобы стрелка прибора достигла своего стационарного отклонения.

- Выброс стрелки прибора. Это максимальное относительное превышение стационарного отклонения в процессе установления стрелки после подключения напряжения звуковой частоты заданного уровня.

- Время возврата. Это время, необходимое для уменьшения показаний прибора на 26 дБ после выключения напряжения звуковой частоты заданного уровня.

- Чувствительность. Это уровень напряжения на входе, при котором стрелка прибора отклоняется до отметки М = 100 на частоте 1000 Гц.

- Частотная характеристика.

Разработанный указатель уровня имеет чувствительность 30 В. Неравномерность частотной характеристики в полосе 30 – 15000 Гц не превышает 1 дБ. В качестве индикаторного прибора использован гальванометр М265М, имеющий длину шкалы 95мм. Входному напряжению 30 В соответствует отметка

М = 100%, расположенная на расстоянии 0,7 длины шкалы. Форма градуировочной характеристики обеспечивает сохранность чувствительного гальванометра при любой перегрузке по входу. Вид градуировочной характеристики приведен на рисунке 5.19, б. Такая характеристика достигается благодаря запи­ранию транзистора UТ₂ при больших уровнях сигнала на входе.

Временные показатели указателя зависят от выбора элементов C₁, R₄, R₇. Соответствующим изменением их величин, можно реализовать указатель уровня требуемого класса. Данные для выбора элементов приведены в таблице 5.2. Обратные токи p-n-переходов ПТ обычно лежат в пределах 10^-8 – 10^-12 А. Благодаря этому со­противления R₁ и R₁₃ могут быть выбраны достаточно высокоомными (10⁶ – 10¹¹ Ом). Высокое сопротивление цепи разряда конден­сатора С₁ позволяет легко обеспечить необходимое соотношение сопротивлений разряда и заряда (тысячи и более раз). Это облег­чает получение требуемых временных характеристик при малых номи­налах зарядной емкости. В известных схемах вольтметров сопротив­ление зарядной цепи возрастает по мере заряда конденсатора, в связи с уменьшением угла отсечки тока текущего через p-n-перехо­ды. В рассматриваемой схеме предусмотрена стабилизация времени интеграции, достигаемая включением резистора R₄ в цепь заряда конденсатора C₁.

Прибор М265М имеет низкую собственную частоту и, следовательно, большое время срабатывания. В схеме рисунка 5.19, а достигну­то уменьшение времени срабатывания, подключением дросселя с боль­шой индуктивностью L=33 Гн при активном сопротивлении 2,7 кОм параллельно прибору. При резком уменьшении тока стока в первое мгновение дроссель рамку не демпфирует и поэтому подвиж­ная система получает значительное ускорение. После же окончания процесса установления, дроссель своим сопротивлением резко демп­фирует рамку. Тем самым достигается двойной эффект: малое время срабатывания и полное уничтожение выброса.

а)
б)

Рис. 5.19. Схема и характеристика вольтметра с ПТ, работающим в режиме с прямыми токами затвора

Таблица 5.2. К выбору элементов указателя уровня

Класс указателя уровня	Время интеграции, мсек	Время возврата, мсек	С1, мкФ	R7, мОм	R4, мОМ
Указатель пиковых значений	2	2000	0,001	680	1,0
Указатель макс. значений	20	2000	0,01	68	1,0
Указатель мин. значений	200	20000	0,1	680	1,0
Указатель средних значений	200*	200	0,1	0,51	0,1

* – подбирается L₁.

В указателе уровня применена мостовая схема измерения на ПТ VТ₂ и VТ₃, В качестве VТ₂ и VТ_З целесообразно использовать ПТ с характеристиками близкими к идентичным, например, сдвоенные ПТ.

В цепь затвора транзистора VТ_З подключен ПТ VТ₄, аналогичный транзистору VT₁. Назначение транзистора VТ₄ и элементов подключен­ных к его электродам, обеспечить для цепи затвора VТ_З условия рабо­ты, мало отличные от уровней работы цепи затвора VТ₂ в режиме покоя и, следовательно, обеспечить устойчивость моста при дейст­вии дестабилизирующих факторов. Следует отметить, что необходи­мость в транзисторе VТ₄ возникает при работе указателя уровня в широком диапазоне температур (при t > + 50C) и использовании высокоомных резисторов R₇ и R₁₃ (>10⁸ Ом).

Резисторы R₅, R₆ используются для симметрирования схемы выпрямителя. В схеме использован понижающий трансформатор с ко­эффициентом трансформации 8:1.

Описанное устройство выполнено на ПТ с каналом p-типа. Однако оно сохраняет работоспособность и в случае использования ПТ с каналом n-типа. В качестве VT₁, VТ₄ и VТ₂, VТ_З удобно использовать сдвоенные ПТ, например, типа КПС104, в последнем случае необходимо изменить полярность включения элементов U_П, ИП, VD8.