167803. lajstromszámú szabadalom • Elektromechnikus érzékelő elmozdulások feszültséggé alakítására
3 167803 4 vezetékektől, és a differenciál-transzformátor azonos menetirányú tekercsrészeinek számát, valamint a kapcsoló tranzisztorok számát mérsékelje. A találmány szerint a kitűzött feladatot úgy oldjuk meg, hogy a négyszöggenerátort egy aktív ág és egy passzív ág párhuzamos kapcsolásával állítjuk össze. Az aktív ág egy kapcsoló tranzisztorból és egy vele sorbakapcsolt primer tekercsből áll. Az utóbbi egyik vége a tápfeszültségre csatlakozik. A passzív ágat pedig egy záróirányban kapcsolt dióda, valamint egy vele sorbakapcsolt és szintén tápfeszültségre csatlakozó másik primer tekercs alkotja. A passzív ág egy RC-tagot vezérel, amely egy kondenzátorból és egy áramirány-függő ellenállásból áll és, amelynek időállandója a kisüléskor kisebb, mint a feltöltéskor. Az RC-tagot úgy helyezzük el, hogy a kondenzátor az aktív ág kapcsoló tranzisztorának bázisával, az áramirány-függő ellenállást pedig a passzív ág primer tekercsének dióda felőli végével kötjük össze. Továbbá záróirányban egy diódát iktatunk az RC-tag közös összekötési pontja és a tápfeszültség azon pólusa közé, amelyhez a primer tekercsek csatlakoznak. Végül pedig a kondenzátor és a kapcsoló tranzisztor közös összekötési pontja és a tápfeszültség másik pólusa közé egy további diódát kapcsolunk a bázis-emitter átmenethez képest ellentétes polaritással. A találmány szerinti megoldás lényege műszaki, gazdasági és technológiai előnyökkel rendelkezik. Csak egyetlen tranzisztor felhasználása szükséges. Ennek az egy tranzisztornak sem kell a kapcsolótranzisztorok fokozottabb követelményeit kielégíteni, mivel nem fordul elő inverz üzemmód. A differenciál-transzformátor tekercs-részeinek száma is lényegesen mérséklődik (40%-kal), az ellentétes irányú tekercs pedig teljesen elmarad. A kívánt mérőhatást lényegesen kisebb tápfeszültséggel, kisebb vezérlő teljesítménnyel és igen jó hatásfokkal tudjuk elérni. A találmány szerinti elmozdulás-érzékelők kétvezetékes technikával építhetők meg, és különleges védelmi előírásokat is kielégítenek. Az a körülmény, hogy a mérőfeszültség galvanikusan független a tápfeszültségtől, lehetővé teszi, hogy kiegészítő áramkörök segítségével további műveleteket végezzünk, pl. az áramkör tetszőleges pontjáról zéruspont eltolást előidéző feszültséget adjunk a mérőfeszültséghez, stb. A találmányt a továbbiakban egy kiviteli példa segítségével közelebbről megvilágítjuk. A mellékelt rajzon az 1. ábra az elektromechanikus érzékelő áramköri kapcsolását, a 2. ábra pedig a differenciál-transzformátor tekercs elrendezését szemlélteti. Amikor az 1. ábra szerinti áramkörre UB tápfeszültséget adunk, akkor a 2 kapcsoló tranzisztor bázisa a 6; 7 primer tekercsen, és a 26 áramirányfüggő ellenállásból és a 9 kondenzátorból álló RC-tagon át vezérlő áramot kap. Ekkor a 2 kapcsoló tranzisztor az ÜB tápfeszültséget rákapcsolja a 3; 4 primer tekercsre és azon át lineárisan növekvő áram indul. Miután mindegyik tekercsrész azonos menetszámú, a 6; 7 primer tekercsben is éppen UB feszültséggel egyenlő feszültség indukálódik. Ennek következtében az RC-tagon kb. az UB tápfeszültség kétszerese lép fel. A 9 kondenzátor teljes töltőárama a 2 kapcsoló tranzisztor bázisán keresztül folyik. Amint a 9 kondenzátor növekvő feszültsége eléri az UB értéket, a 14 dióda vezetővé válik, és lekapcsolja a 2 kapcsoló tranzisztor vezérlő áramát. így az átkapcsolási idő független a kapcsoló tranzisztor áramerősítésétől. Mivel 5 azonban a mágneses fluxus nem változhat ugrásszerűen, a 6; 7 primer tekercsekben fűrészfog alakú áramcsúcs lép fel, amelynek kezdőértéke a 3; 4 primer tekercsben a lekapcsolás pillanatában folyó árammal azonos értékű, de ellentétes polaritása. Ez az áram az 5 diódán át záró-10 dik, és lineárisan zérusra csökken. Ezzel a 3; 4 primer tekercsből a tárolt mágneses energia eltávozik. Ezzel egyidőben a 9 kondenzátor kisül a 8 diódán és lényegébenazon ellenálláson keresztül, amelyebbe az áramirányba a 11 dióda révén kapcsolódik be. A 12 ellenállás és 15 all dióda segítségével elérjük, hogy a 9 kondenzátor biztonsággal teljesen kisüljön. Ezenkívül a 8 dióda kapcsain egy a fluxus-feszültség (indukált feszültség) nagyságrendjének megfelelő előfeszültség is fellép, amely a 2 kapcsoló tranzisztort még erősebben lezárja. Amint az 20 áram zérusra csökken, a folyamat elölről kezdődik. A mágneses energia tehát felváltva ide-oda leng a 2 kapcsoló tranzisztorból és a 3; 4 primer tekercsből álló aktív ág, valamint az 5 diódából és a 6; 7 primer tekercsből álló passzív ág között. 25 A 2. ábrán látható a differenciál-transzformátor mindkét kamrájában levő primer és szekunder tekercsek elrendezése. A 22; 24 fazék vasmagok kamráiban tehát egyrészt a 3 és 6 primer tekercs-részek és a 15 szekunder tekercs, másrészt a 4 és 7 primer tekercs-részek és a 16 30 szekunder tekercs két félre-osztottan vannak elhelyezve. A 3, 6, 4, 7 primer tekercsrészek, valamint a 15, 16 szekunder tekercsek azonos irányban vannak tekercselve. A primer tekercsek a differenciáltranszformátoron kí-35 vül vannak a következőképpen összekötve: a 3 primer tekercs kezdete a 2 kapcsolótranzisztor kollektorához csatlakozik, ugyanennek a vége a 4 primer tekercs kezdetével van összekötve; a 4 primer tekercs vége a tápfeszültség pozitív sarkához csatlakozik. A 6 primer te-40 keres kezdete szintén a tápfeszültség pozitív sarkához van kötve, a vége pedig a 7 primer tekercs kezdetével van összekötve, míg a 7 primer tekercs vége az 5 dióda katódjához csatlakozik. Amikor A 25 tolórúdra erősített 23 armatúra-tárcsa elmozdul, a 3 és 4, ill. 6 és 7 primer te-45 kercsrészek közti induktivitás-viszony megváltozik. Ugyanekkor az aktív ül. passzív ágban levő mindenkori eredő primer induktivitás közelítőleg állandó marad. Ez azt jelenti, hogy a 23 armatúra-tárcsa elmozdulásakor az UB tápfeszültség az induktivitás-viszonynak meg-50 felelően felosztódik, és így a 15 ill. 16 szekunder tekercsekben eltérő nagyságú feszültségek indukálódnak. Ezekből a feszültségekből képződik az UM rqérőfeszültség a szekunderkörben, amely utóbbi a 15 és 16 szekunder tekercsekből, a 17 és 18 egyenirányító-hidakból 55 (graetz-kapcsolású egyenirányítókból), a 19 és 20 ellenállásokból, valamint a 21 kondenzátorból áll. Az UM mérőfeszültséget a két szembekapcsolt 17 és 18 egyenirányítóhíd állítja elő a 15 és 16 szekunder tekercsekben indukált feszültségekből, és a kapott eredő egyenfe-60 szültség a 19 és 20 ellenállásokon jelenik meg. A találmány szerinti elektromechanikus érzékelővel, ha pl. 10 V-os UB tápfeszültséget, 26 mm-es külső átmérőjű fazékvasmagokat alkalmazunk, és az utóbbiak között 1 mm-es légrést állítunk be, mintegy 2,5 V/0,1 65 mm-es átviteli állandót (érzékenységet) érhetünk el. 2
