широтно-модулированного сигнала, может быть достаточно малой. Рассматриваемые ниже преобразователи позволяют осуществить преобразование выходного сигнала тензомостов в пропорциональное изменение частоты, периода и длительности импульсных сигналов. Такие преобразователи могут быть построены по разомкнутой и замкнутой схеме. В преобразователях по первой схеме производится предварительное усиление выходного сигнала ТМ и последующее преобразование полученного постоянного напряжения в частоту или период. В таких преобразователях предъявляются высокие требования по точности как к предварительному усилителю, так и к импульсному преобразователю. Их быстродействие может быть весьма высоким: 1-2 периода выходного напряжения.

В преобразователях по второй схеме вводится общая обратная связь по выходному сигналу, охватывающая предварительный усилитель и импульсный модулятор. Высоких требований по точности к отдельным узлам преобразователя, за исключением блока обратной связи, здесь не предъявляется. Однако быстродействие таких преобразователей ниже, чем в первом случае.

Поскольку преобразователи с частотной или широтной модуляцией устанавливаются непосредственно на вращающемся валу, они должны быть возможно более простыми, иметь небольшие габариты, малое собственное потребление от источника питания и по возможности обеспечивать получение выходного сигнала, не зависящего от напряжения питания тензомоста. Последнее требование является очень существенным, поскольку стабилизация напряжения питания усложняет схему преобразователя и увеличивает потребляемую мощность. Исключение стабилизатора частично компенсирует усложнение схемы, вызванное введением частотного или широтного модулятора.

Выходной сигнал преобразователя может быть передан либо по радиоканалу, либо через индуктивный токосъемник, либо через оптический канал связи. Подвижная катушка индуктивного токосъемника может подключаться к выходу преобразователя непосредственно. В случае радиоканала выходные импульсы преобразователя можно использовать для включения передатчика, а паузы - для выключения. В качестве источника излучения оптического канала следует применить светодио-

ды, а в качестве светоприемника - фотодиоды. Управ-.ление светодиодами можно непосредственно осуществить выходными импульсами преобразователя.

Перейдем к рассмотрению схем частотно-импульсных модуляторов. Особенностью, облегчающей их построение, является значительный управляющий сигнал, получаемый с выхода предварительного усилителя.

В настоящее время разработано большое количество преобразователей напряжения в частоту им-пульсов различного типа [9, 30]. Остановимся здесь лишь на таких, которые удовлетворяют перечисленным выше требованиям, обусловленным спецификой работы

ЧвЫУ

ву Т--ТГ"-1"

+ <--Oil.O

Рис. 49. Частотно-импульсный модулятор на основе управляемого блокинг-генератора (а); модулятор с токостабилизирующим транзистором (б).

на вращающемся валу. 0.дна из простейших схем приведена на рис. 49,а [31]. ПреОбразователь представляет собой управляемый блокинг-генератор, времязадающая цепь которого образована элементами R и С. Управление частотой осуществляется входным напряжением Ubx, получаемым с выхода предварительного усилителя. Если за время импульса процесс заряда времязадающего конденсатора С успевает полностью завершиться, для частоты / выходных импульсов схемы можно получить:

/=5=[г1п(1 + 1/х)]-, (184)

где X = (t/ex + £/m + /бО - toTn) / («tm - tB3 + отп) , С 85)

z=RC; n = w/Wj; - ток базы запертого транзистора; t/отп - напряжение отпирания эмиттерного перехода; и - -тпр5жеит

между базой и эмиттером транзистора к моменту окончания импульса.

Как видно из (184), характеристика преобразования схемы /= =ф(1/вх) нелинейна. Однако приведенная погрешность от «елиней-. ности Унтах, как покззано в .[SI], невелика. Так, при изменении х от Хо=1 до Хтах = 2 {f изменяется от начального значения fo до /та»: = 1,75/о) yiimax<0,3%. Температурная погрешность схемы, вызванная изменением нестабильных параметров транзистора, входящих в формулу (185), при наличии- компенсирующих диодов VD

l9-160 121

не превышает 0,02% -"С". При этом элементы R, С должны быть термостабильными.

Пренебрегая в (185) малыми параметрами, учитывая, что сигнал t/Bx=AynTt/n6i?, и полагая C/ni.=0,5t/n, из (184), (185) находим:

(186)

т. е. частота / в первом приближении не зависит от напряжения питания моста, а определяется лишь 8R.

Наличие в !(185) малых слагаемых, зависящих от параметров транзистора, приводит .к тому, что некоторая зависимость от Un сохраняется; относительное изменение частоты б/п, вызванное изменением Un, определяется выражением (6Cn=At/n/f/n)

(г:/отп-ВЭ-»д) + отп-/БО ®п- X [0,5f/n(«+l) -f f/bx]ln(I +1/«)

Формула (187) справедлива, если напряжения t/ni и t/n меняются одинаково. В случае неодинаковых их изменений

[t/ra (« + 1) + t/Bx + a + 6J (£k + + a) In (1 + 1/x) >

(187a)

где a = /goR - С/ош! » = to™ - /53 - "tVD! tm = Um/Um

Выходное напряжение генератора представляет собой последовательность импульсов значительной мощности длительностью и= =5--30 мкс, не зависящей от частоты, которые могут непосредственно передаваться через индуктивный токосъемник. В случае использования радиоканала на время действия импульса включается высокочастотный генератор, нагрулсенный иа передающую антенну. В случае оптического канала импульсы генератора непосредственно подаются на светодиод.

Рассмотренный преобразователь исключительно прост, в особенности в случае трименения импульсного трансформатора в микромодульном исполнении, и имеет во многих случаях удовлетворительные метрологические характеристики. Преобразователь позволяет получить частоту выходных импульсов в диапазоне от сотен герц до единиц килогерц. Диапазон изменения частоты при изменении Ubx от О до 5-10 В составляет :(1,5-н2)/о, что во многих случаях оказывается вполне достаточным. ,

Преобразователь, выполненный по описанной схеме, имеет следующие параметры: г7вх=04-8 В; i7ni = f/n2=12 В; п=0,5; /=2-н 3,3 кГц; YHmnx<0,2%; приведенная температурная погрешность в диапазоне температур 20±30°С не более 1%; при et/n=±10% Sfn=±0,37o. В преобразователе применен импульсный трансформатор в микромодульном исполнении типа ММТИ-13.

Недостатком преобразователя является сравнительно узкий диапазон изменения f, получаемый рри значительном изменении t/вх-Этот диапазон можно существенно расширить незначительным усложнением схемы, заключающимся во введении в цепь перезаряда конденсатора токостабилизирующего элемента. В схеме рис. 49,о