Частотно-импульсный модулятор - Сайт о нефти, газе и нефть сопутствующих продуктах
Частотно-импульсный модулятор

Частотно-импульсный модулятор преобразует входное выпрямленное напряжение в однополярные импульсы напряжения прямоугольной формы  постоянных  амплитуды и продолжительности, длительность пауз между которыми обратно пропорциональна входному напряжению. В нормальном режиме цепи питания интегрального органа разорваны замыкающим контактом пускового органа KL2. При достижении тока обратной последовательности, достаточного для срабатывания пускового органа, последний срабатывает и подает  напряжение питания на ЧИМ, при этом диод VD11 закрывается.  Напряжение, поступающее от ВПУ, откроет токостабилизирующий транзистор VT3 и по цепи диод VD10 -  коллектор транзистора VT3 - диод VD3 начинается заряд конденсатора С1 блока Б2. Напряжение на емкости С1 при неизменном токе заряда увеличивается по линейному закону. В процессе заряда конденсатора C1 транзисторы VT1, VT2 и VТ5 зашунтированы  заряжающимся конденсатором, а транзистор VT6 насыщен за счет тока базы, протекающего по резисторам делителя напряжения R11-R15. Диоды VD2, VD4, DV5 и VD7 заперты, на выходе модулятора (коллектор VT6) - режим паузы.

При увеличении напряжения на конденсаторе С1 до значения, равного напряжению на базе транзистора VT1, через его базу начнет нарастать ток. Транзисторы VT1, VT2 и VT5 перейдут в режим насыщения, и конденсатор С1 блока Б2 начнет разряжаться через диод VD2 и далее по нескольким параллельным цепям: транзисторы VT1-VT2 - резистор R7 - переход база-эмиттер транзистора VT5; резистор 57 - диод VD4 - переход коллектор-эмиттер транзистора VT5; переход эммитер-база транзистора VT1 -эквивалентное сопротивление делителя опорного напряжения R12-R15 - диод VD7 - переход коллектор-эмиттер транзистора VT5. В течение всего времени разряда транзистор VT5 находится в режиме насыщения, диод VD3 заперт,  a VD5 открыт. Ток коллектора VT3 отводится через насыщенный транзистор VT5 и диод VD5 к источнику питания, чем обеспечивается независимость разряда конденсатора от входного тока. Транзистор VT6 заперт током смещения через резистор R10, и на коллекторе VT6 формируется импульс, управляющий работой  интегратора и блокинг-генератора. При разряде конденсатора С1 ток в диоде VD2 уменьшается, и когда  разность между током разряда конденсатора С1 и током смещения через резистор R5 будет меньше тока, удерживающего транзисторы VT1 и VT2 в режиме насыщения, они благодаря сильной обратной положительной связи переходят в режим отсечки. Весь цикл повторяется.

Нелинейность преобразования тока обратной последовательности в ток заряда конденсатора С1, вызванная падением напряжения в диодах моста и зависимостью коэффициента передачи тока эмиттера от значения тока, компенсируется введением цепи подзаряда конденсатора С1 от точки III делителя опорного напряжения через резистор R8. Влияние тока подпитки велико при малых токах обратной последовательности. Ток разряда С1, а следовательно, и время разряда не  изменяются. Поэтому ширина и амплитуда импульсов на выходе модулятора постоянны. Интервал между импульсами зависит от времени заряда С1, которое обратно пропорционально зарядному току С1 и току обратной последовательности. При возврате пускового органа конденсатор С1 разряжается через эквивалентное сопротивление всей схемы и размыкающие контакты реле KL2.

Интегратор представляет собой преобразователь входного напряжения от ЧИМ, пропорционального току обратной последовательности, в выдержку времени. Блок интегрирующих конденсаторов С2-С5 в блоке Б2 заряжается через токостабилизирующий транзистор VT4, управляемый напряжением от ВПУ аналогично транзистору VT3 и диодным ключом VD9 (блок Б1), VD1 (блок Б2). Диодный ключ, управляемый импульсами модулятора, преобразует ток коллектора транзистора VT4 в импульсы зарядного тока. Во время паузы транзистор VT6 насыщен, диод VD9 открыт и ток коллектора VT4 отводится через насыщенный транзистор VT6 к источнику питания. В то же время диод VD1 закрыт и блок конденсаторов С2-С5 отключен от зарядной цепи. Во время импульсов на выходе ЧИМ диод VD9 закрывается, а диод VD1 открывается и ток коллектора VT4 заряжает конденсаторы С2-С5. В процессе заряда напряжение конденсаторов повышается и когда оно превысит уровень напряжения на движке потенциометра R23, откроются диоды VD2, VD3 блока Б2 и коммутирующие импульсы, снимаемые с части обмотки блокинг-генератора, поступят на вход триггера и вызовут его срабатывание. Резистором R23, включенным в делитель опорного напряжения R21-R24, меняется время заряда блока конденсаторов С2-С5, что в свою очередь ведет к изменению уставки по постоянной А.

При возврате пускового органа KL2 конденсаторы С2-С5 переключаются на разряд по цепи диод VD2 - резистор R1 - размыкающие контакты реле KL2. Ток разряда изменяется по экспоненциональному закону и имитирует охлаждение ротора после устранения несимметричного режима. В нормальном режиме на конденсаторах С2-С5 имеется начальное напряжение 2-3 В, так как блок конденсаторов через диод VD4 подключен к резистору R21 делителя опорного напряжения.

На рис. 12.21 приведены графики, поясняющие работу частотно-импульсного модулятора и интегратора.

Поданном на вход

Рис. 12.21. Графики зависимости UПревысит уровень напряжения=f(t); UДелитель опорного напряжения R21=f(t); UЧерез резистор R5 будет=f(t); 

UКонденсаторе С1 до значения=f(t)

Блокинг-генератор является источником коммутирующих импульсов. Он выполнен на транзисторе VT7, включенном по схеме с общей базой. Во время паузы модулятора транзистор VT7 закрыт отрицательным смещением, поданным от транзистора VT6 через диод VD12, обмотку импульсного трансформатора TL1 и резисторы R19, R20. Во время импульса модулятора VD12 закрыт положительным напряжением, а конденсатор С3 начинает заряжаться через резисторы R17 и R19. Когда напряжение на конденсаторе С3 превысит напряжение на стабилитроне VD14, транзистор VT7 открывается и за счет положительной обратной связи между цепями коллектора и эмиттера генерирует импульс через импульсный трансформатор TL1. Длительность импульса определяется временем разряда конденсатора С3 через резистор R20, переход эмиттер - база транзистора VT7 и индуктивность трансформатора TL1. По окончании импульса транзистор VT7 закрывается и снова начинает заряжаться конденсатор С3. Длительность паузы между импульсами определяется временем заряда конденсатора. В режиме паузы модулятора конденсатор С3 разряжается через резистор R19, диод VD12 и транзистор VT6.

Выходной триггер (блок Б3) выполнен на транзисторах VT1 и VT2 с коллекторной R3 и эмиттерной R5 обратной связью. В нормальном режиме транзистор VT1 открыт током смещения, поступающим через катушку реле KL5, резисторы R9 и R3, а транзистор VT2 закрыт. Во время паузы ЧИМ через насыщенный транзистор VT6, резисторы R2, R1, R3 и диоды VD1, VD2 на базу VT1 подается дополнительный ток смещения, который загрубляет триггер, переводя транзистор VT1 в режим глубокого насыщения. Во время импульса ЧИМ дополнительный ток смещения исчезает и чувствительность триггера повышается. Если в этот момент от блокинг-генератора на вход триггера через конденсатор связи С1 поступит коммутирующий импульс, достаточный для уменьшения тока базы транзистора VT1 до нуля, последний закроется и откроется транзистор VT2, который будет удерживаться током смещения через резисторы R6 и R7. При опрокидывании триггера сработает выходное реле KL5 и самоудержится через свой замыкающий контакт. Чтобы предотвратить возврат триггера во время паузы ЧИМ, дополнительный ток смещения отводится от базы транзистора VT1 через открытый диод VD2 и коллекторный переход транзистора VT2. Помехоустойчивость триггера обеспечивается шунтированием обмотки выходного реле триггера конденсатором С3, за счет чего создается замедление срабатывания реле. Так как длительность переключающих импульсов блокинг-генератора мала, то для заряда С3 через резистор R9 и коллектор транзистора VT2 требуется 3-4 переключающих импульса. При кратковременной одиночной помехе конденсатор С3 не успевает зарядиться и триггер не зафиксируется в сработавшем состоянии. При срабатывании триггера от интегратора поступает пакет из 5-10 импульсов - этого достаточно для нормальной работы схемы.

Возврат триггера происходит за счет снятия напряжения питания при размыкании замыкающего контакта пускового органа KL2. При подаче напряжения питания возникновение отпирающего тока в цепи базы транзистора VT2 задерживается на время заряда конденсатора С13 через резистор R6, что вполне достаточно для отпирания транзистора VT1 и установки триггера в начальное положение. Разряд конденсатора С13 происходит через резистор R57, диод VD17 и размыкающий контакт KL2.

Проверка ЧИМ заключается в измерении осциллографом амплитуды и продолжительности импульсов, а также длительности пауз между импульсами. Проверка производится при поданном на вход блок-реле токе 0,5 IВыходе модулятора постоянны и IПревысит уровень напряжения и напряжении постоянного тока 220 В. Осциллограф подключается к зажиму 28 и контрольной точке IV (измеряется напряжение коллектор-эмиттер транзистора VT6). Амплитуды и продолжительность импульсов должны быть постоянны, а длительность пауз должна изменяться обратно пропорционально входному току.

При проверке блокинг-генератора осциллограф подключается к контрольной точке HVI и  зажиму 28. Для создания на выходе блокинг-генератора непрерывных импульсов необходимо зажим 28 соединить с контрольной точкой II. В этом случае транзистор VT6 закроется и на выходе ЧИМ появится постоянный сигнал. Продолжительность импульсов должна находиться в пределах 8-12мкс, паузы - 500-700 мкс, амплитуда импульсов составляет 0,8-1,5 В.


 
Интересная статья? Поделись ей с другими: