ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ Данная полезная модель относится к области автоматики, а именно, к следящим
системам преобразователей информации.
Известно электронное устройство следящей системы, содержащее предварительный усилитель, модулятор и выходной усилитель 1.
Наиболее близким по технической сущности является электронное устройство следящей системы 2, содержащее предварительный усилитель, фазовый демодулятор, выходной усилитель.
Недостатком такого электронного устройства следящей системы является погрещность преобразования вследствие недостаточной помехоусюйчивости, вызванной наличием большого количества электрических соединений со служебными внещними устройствами.
Тактическим результатом изобретения является повыщение точности преобразования, повышение автономности применения и надёжности
Данный технический результат достигается в электронном устройстве следящей системе, содержащем предварительный усилитель, фазовый демодулятор, выходной усилитель, тем, что в него введены электронный генератор, диод, резистивный делитель, первый и второй резисторы мостовой схемы дифференциального ёмкостного преобразователя, электронный генератор выполнен как мультивибратор на первом операционном усилителе, фазовый демодулятор выполнен на полевом транзисторе, предварительный усилитель содержит первый усилитель переменного тока на втором операционном усилителе, второй усилитель переменного тока на третьем операционном усилителе и суммирующий усилитель на четвёртом операционном усилителе, выходной усилитель выполнен в составе предварительного усилителя постоянного тока на пятом
операционном усилителе и усилителя мощности, выполненного по двухтактной схеме на первом п-р-п транзисторе и первом р-п-р транзисторе, выходы первого и второго
усилителей переменного тока подключены к входам суммирующего усилителя, к выходу суммирующего усилителя подключены сток полевого транзистора и вход предварительного усилителя постоянного тока, к выходу электронного генератора подключены резистивный делитель и анод диода, к катоду которого подсоединён затвор полевого транзистора, первые выводы первого и второго резисторов соединены вместе и
в 11/12
подключены к выходу резистивного делителя, второй вывод первого резистора подсоединён к входу первого усилителя переменного тока, второй вывод второго резистора подключён к входу второго усилителя переменного тока, электронное устройство следящей системы выполнено с подключением к источнику питания постоянного тока с выходами положительного и отрицательного потенциалов относительно выхода нулевого потенциала, исток полевого транзистора подключён к выходу нулевого потенциала, введено устройство защиты от перегрузки по току, содержащее третий резистор, второй п-р-п транзистор, второй р-п-р транзистор, первый вывод третьего резистора подключён к точке соединения эмиттера первого п-р-п транзистора с эмиттером первого р-п-р транзистора и к точке соединения эмиттера второго п-р-п транзистора с эмиттером второго р-п-р транзистора, коллектор второго п-р-п транзистора соединён с базой первого п-р-п транзистора, коллектор второго р-п-р транзистора подключён к базе первого р-п-р транзистора, второй вывод третьего резистора подключён к базам второго п-р-п транзистора и второго р-п-р транзистора, операционные усилители, подключённые к их выводам конденсаторы, диод, полевой транзистор, первый и второй п-р-п транзисторы, первый и второй р-п-р транзисторы, третий резистор применены в бескорпусном исполнении, на подложке из ситалла по интегральной технологии выполнена топология соединений электронного устройства следящей системы, методом напыления резистивного сплава выполнены первый и второй резисторы, подключённые к выводам операционных усилителей входные и выходные резисторы, резисторы резистивного делителя и резисторы обратной связи, на подложке установлены подключённые к выводам операционных усилителей конденсаторы, диод, полевой транзистор, второй п-р-п и второй р-п-р транзисторы, на пьедесталах из ситалла на подложке установлены операционные. усилители, первый п-р-п и первый р-п-р транзисторы, третий резистор, при этом первый п-р-п и первый р-п-р транзистор установлены на одном пьедестале каждый на металлизированную площадку, на подложке путём напыления слоя алюминия выполнены контактные площадки, подложка прикреплена посредством клеевого соединения к основанию, в котором установлены гермовыводы, посредством золотых проводников контактные площадки соединены с гермовыводами и выводами операционных усилителей, транзисторов, конденсаторов, диода, третьего резистора, полевого транзистора, одна контактная площадка соединена с первыми выводами первого и второго резисторов и с выходом резистивного делителя, вторая контактная площадка соединена с вторым выводом второго резистора и с первым гермовыводом, предназначенным для подключения в мостовую схем)
дифференциального ёмкостного преобразователя, третья контактная площадка соединена с вторым выводом первого резистора и с вторым гермовыводом, предназначенным для подключения в мостовую схему дифференциального ёмкостного преобразователя, третий гермовывод предназначен для подключения к выходу нулевого потенциала источника питания постоянного тока, четвёртый гермовывод предназначен для подключения к выходу положительного потенциала источника питания постоянного тока, пятый гермовывод предназначен для подключения к выходу отрицательного потенциала источника питания постоянного тока, четвёртая контактная площадка соединена с вторым выводом третьего резистора и с щестым гермовыводом, предназначенньш для подключения нагрузки к электронному устройству следящей системы, на основание установлена крышка чашеобразной формы, основание и крышка выполнены из ковара и соединены сварным швом, выполненным посредством лазерной сварки.
Выполнение предварительного усилителя в составе первого усилителя переменного тока, второго усилителя переменного .тока и суммирующего усилителя обеспечивает повышение точности преобразования сигналов вследствие вычитания помех в суммирующем усилителе.
Введение в электронное устройство следящей системы электронного генератора, первого и второго резисторов мостовой схемы повыщает его помехоустойчивость вследствие уменьшения количества и длины соединений со служебными устройствами, в результате чего повыщается точность преобразования.
Выполнением первого и второго усилителей переменного тока, суммирующего усилителя, предварительного усилителя постоянного тока на операционных усилителях, размещением на одной подложке первого и второго резисторов, операционных усилителей, диода, электронного генератора, полевого транзистора достигается повыщение помехоустойчивости электронного устройства следящей системы вследствие уменьщения связей и длины связей элементов электронного устройства следящей системы, обеспечения идентичности их температурных условий. В результате повыщается точность преобразования электронного устройства следящей системы.
Посредством введения в электронное устройство следящей системы электронного ге.нератора обеспечивается автономность электронного устройства следящей системы, так как исключается необходимость во внешнем генераторе сигнала переменного тока
электронного устройства следящей системы вследствие устранения разрушающего действия потенциалов между элементами электронного устройства следящей системы.
Установкой первого п-р-п транзистора и первого р-п-р транзистора на металлизированных площадках на пьедестале достигается повыщение надёжности электронного устройства следящей системы, так как устраняется отказ транзисторов вследствие их перегрева.
Путём введения устройства защиты от перегрузки по току повышается надёжность электронного устройства следящей системы.
Выполнение основания и крыщки из ковара, их соединение посредством лазерной . сварки обеспечивает герметизацию внутреннего объёма электронного устройства следящей системы. В результате повыщается надёжность электронного устройства следящей системы вследствие повыщения его влагоустойчивости.
На фиг. 1 приведён общий вид электронного устройства следящей системы, на фиг.2 - принципиальная электрическая схема электронного устройства следящей системы, на фиг.З - вид подложки.
Электронное устройство следящей системы (фиг. 1) содержит основание 1, на котором посредством клеевого соединения установлена выполненная из ситалла подложка 2 с элементами электронного устройства следящей системы. В основании I выполнены гермовыводы З ,3.. .З и на него установлена крыщка 4 чащеобразной формы Крыщка .4 и основание 1 выполнены из ковара и соединены сварным щвом, выполненным посредством лазерной сварки, в результате чего во внутренней полости электронного устройства следящей системы создано герметичное пространство.
Электронное устройство следящей системы (фиг.2) содержит э.пектронный генератор, выполненный как мультивибратор на первом операционном усилителе 5, к входам которого подключены времязадающие резистор RI и конденсатор Сг Резисторы обратной связи ROCI и Roc-2 включены в цепь обратной связи первого операционного усилителя 5. К выходу электронного генератора (выход первого операционного усилителя 5) подключены анод диода D1 и резистивный делитель, состоящий из резисторов R;,i и Кд2- К выходу резистивного делителя (точка соединения рези ггоров Кд| и Кдз) подсоединены первые выводы первого Rl и второго R2 резисторов мостовой схемы дифференциального ёмкостного преобразователя. К второму выводу первого резистора R1 посредством входного резистора RB.I подключён прямой вход первого усилителя переменного тока на втором операционном усилителе 6. К второму выводу второго
резистора R2 посредством входного резистора R. подключён прямой вход второго усилителя переменного тока на третьем операционном усилителе 7.
Резисторы обратной связи И(к:з, .ч, R(x:-5 включены в цепи обратной связи второго 6 и третьего 7 операционных усилителей. Выход первого ус11лителя переменного тока (выход второго операционного усилителя 6) посредством входного ре;5истора  подсоединён к инверсному входу суммирующего усилителя на четвёртом операционном усилителе 8, к прямому входу которого через резистор Кдз резистивного делителя на резисторах Ядз и Кд4 подсоединён выход третьего операционного усилителя 7. Резистор обратной связи Rc)C6 включён в обратную связь четвёртого операционного усилителя 8.
К выходу суммирующего усилителя (выход четвёртого операционного усилителя 8) через блокировочный конденсатор Сг, и выходной резистор Яцым подключены сток полевого транзистора VT1 и посредством входного резистора Ri5X4 вход предварительного усилителя постоянного тока на пятом операционном усилителе 9 Резистор обратной связи R(x:7 включён в обратную связь пятого операционного усилителя 9, выход которого подключён к базам первого п-р-п транзистора VT2 и первог-о р-п-р VT3, на которых выполнен двухтактный усилитель мощности.
Катод диода D1 подсоединён к затвору полевого транзистора VT1.
В устройстве защиты от перегрузки по току первый вывод третьего резистора R3 подключён к точке соединения эмиттера первого п-р-п транзистора VT2 с эмиттером первого р-п-р транзистора VT3 и к точке соединения эмиттера второго п-р-п транзистора VT4 с эмиттером второго р-п-р транзистора VT5, коллектор второго п-р-п транзистора VT4 соединён с базой первого п-р-п транзистора VT2, коллектор второго р-п-р транзистора VT5 соединён с базой первого р-п-р транзистора VT3, второй вывод третьего резистора R3 соединён с базами второго п-р-п транзистора VT4 и второго р-п-р транзистора VT5.
Второй вывод а первого резистора R1 предназначен для подключения в мостовую схему дифференциального ёмкостного преобразователя. Второй вывод б второго резистора R2 предназначен для подключения в мостовую дифференциального ёмкостного преобразователя.
Электронное устройство следящей системы выполнено с подключением к источнику питания постоянного тока с выходом нулевого потенциала (вывод в, подключённый к первому выводу третьего резистора R3), с выходом положительного потенциала (вывод г, подключённый к коллектору первого п-р-п транзистора VT2) и с
выходом отрицательного потенциала (вывод д, подключённый к коллектору первого р-п-р транзистора VT3).
Исток полевого транзистора VT1 подключён к выводу в нулевого потенциала.
Вывод е от второго вывода третьего резистора R3 предназначен для подключения нагрузки электронного устройства следящей системы.
Операционные усилители 5,6...9, конденсаторы Сг, Rf,, диод D1, полевой транзистор VT1, первый VT2 и второй VT4 п-р-п транзисторы, первый VT3 и второй VT4 р-п-р транзисторы, третий резистор R3 выполнены в бескорпусном исполнении.
На подложке 2 (фиг.З) по интегральной технологии выполнены топология соединений электронного устройства следящей системы, методом напыления резистивного сплава выполнены первый резистор 10, второй резистор 11, подключённые к входом операционных усилителей 5,6...9, входные и выходные резисторы RBXI, RBX2-..RBX4, RBLIXI, резисторы Rj, R;i3, R;j4, резисторы R/n, Rjj резистивного делителя, резисторы обратной связи  R)C2 х:7
На подложке 2 путём напыления слоя алюминия выполнены контактные площадки 12, 12...12 и установлены на изготовленных из ситалла пьедесталах 13,13 13 операционные усилители 5,6...9, первый р-п-р транзистор 14, первый п-р-п т|:)анзистор 15, третий резистор 16. На подложке 2 также установлены второй п-р-п транзистор 17, второй р-п-р транзистор 18, полевой транзистор 19, диод 20.
Первый п-р-п транзистор 15 на пьедестале  установлен на металлизированной площадке 2l, на том же пьедестале  на металлизированной площадке 21 установлен первый р-п-р транзистор 14.
Контактные площадки 12, 12... 12 посредством золотых проводников соединены с выводами операционных усилителей 5,. 6...9, полевого транзистора 19, диода 20, третьего резистора 16, первого п-р-п транзистора 15,первого р-п-р транзистора 14, второго п-р-п транзистора 17, второго р-п-р транзистора 18. Контактная площадка 12 соединена с первым выводом первого резистора 10, с первым выводом второго резистора 11 и с выходом электронного генератора на первом операционном усилителе 5. Вторая контактная площадка 12 соединена с вторым выводом второго резистора 11 и с первым гермовыводом З, предназначенным для подключения в мостовую схему дифференциального ёмкостного преобразователя. Третья контактная площадка 12 соединена с вторым выводом первого резистора 10 и с вторым гермовыводом З, предназначенным для подключения в мостовую схему дифференциального ёмкостного преобразователя.
Третий гермовывод З предназначен для подключения к выходу нулевого
потенциала источника питания постоянного тока, четвертый гермовывод 3 предназначен для подключения к выходу положительного потенциала источника питания постоянного тока, пятый гермовывод 3 предназначен для подключения к выходу отрицательного потенциала источника питания постоянного тока.
Четвёртая контактная площадка 12 соединена с вторым выводом третьего резистора 16 и с шестым гермовыводом , предназначенным для подключения нагрузки к электронному устройству следящей системы. Пятая контактная площадка 12 соединена с первым выводом третьего резистора 16.
На основании 1 выполнена проточка 22, на которую устанавливается крЫшка 4 Основание 1 и крышка 4 совмещаются по внешней поверхности 23, а сварной щов выполняется по периметру соединения поверхностей основания 1 и крышки 4.
Электронное устройство следящей системы работает следующим образом. В следящей системе, например, акселерометра, содержащего дифференциальный ёмкостный преобразователь с подвижным электродом и двумя неподвижными электродами, силовой преобразователь магнитоэлектрического типа с компенсационной катушкой, для выполнения мостовой схемы к одному неподвижному электроду подсоединяется второй вывод а первого резистора R1, к другому неподвижному электроду подсоединяется второй вывод б второго резистора R2, подвижный электрод подсоединяется к выводу в нулевого потенциала. В качестве нагрузки к второму выводу е третьего резистора R3 подключается компенсационная качушка
Двухполярные импульсы прямоугольной формы, частота которых определяется значениями резистора Rr и конденсатора Сг, с выхода электронного генератора на первом операционном усилителе 5 подаются на анод диода D1 и на резистивный делитель, состоящий из резисторов R;|i, R;(2. с выхода резистивного делителя вышеуказанные импульсы поступают на диагональ питания мостовой схемы дифференциального ёмкостного преобразователя.
При рассогласовании следящей системы акселерометра напряжение с выходов а и б мостовой схемы дифференциального ёмкостного преобразователя отличаются по величине и подаются на входы соответственно первого усилителя переменного тока на втором операционном усилителе 6 и второго усилителя переменного тока на третьем операционном усилителе 7. Усиленные сигналы с выходов второго 6 и третьего 7 операционных усилителей подаются на входы суммирующего усилителя на четвёртом операционном усилителе 8. В результате с выхода четвёртого операционного усилителя 8
..-л IV
на сток полевого транзистора VT1 подаётся усиленный сигнал рассогласования следящей системы.
При поступлении с катода D1 однополярных импульсов с частотой электронного генератора на затвор полевого транзистора VT1 на вход предварительного усилителя постоянного тока на пятом операционном усилителе 9 подаётся сигнал постоянного тока, величина и полярность которого определяются величиной и фазой сигнала рассогласования следящей системы. В результате с выхода е от второго вывода-третьего резистора R3 на компенсационную катущку подаётся напряжение, током которого через компенсационную катущку устраняется рассогласование следящей системы.
При превыщении допустимого тока компенсационной катущки падением напряжения на третьем резисторе R3 открывается тот из второго п-р-п транзистора VT4 и второго р-п-р транзистора VT5, который был до этого открыт, что вызывает закрытие того из первого п-р-п транзистора VT2 и первого р-п-р транзистора VT3, который был до этого открыт. В результате срабатывает устройство защиты от перегрузок, предохраняя о г разрущения первый п-р-п транзистор YT2, первый р-п-р транзистор VT3 и нагрузку электронного устройства следящей системы.
Источники информации.
1.С. Ф. Коновалов, Е. А. Никитин, Л. М. Селиванова. Гироскопические системы Часть П1. Под редакцией проф. Д. С. Пельпора, М. Высщая щкола. 1980, стр.41
2.Авторское свидетельство СССР № 404050 кл. G05B 11/12. Следящая система.