Спосіб реалізації одноконтурного автогенераторного датчика

Спосіб реалізації одноконтурного автогенераторного датчика на резонансному LC-контурі, що здійснює однопороговий режим, який відрізняється тим, що реалізується додатковий однопороговий режим за рахунок того, що чутливий елемент, наприклад, терморезистор, фоторезистор, магніторезистор спільно з послідовно сполученим додатковим конденсатором Сд включений паралельно основній ємності С паралельного LC-контуру автогенераторного датчика, при цьому реалізу 3 52301 паралельно основній ємності С паралельного LCконтуру автогенераторного датчика, при цьому реалізується умови коли при монотонній зміні опору чутливого елементу R-типу результуюча еквівалентна ємність Се контуру змінюється також монотонно, що призводить до монотонної зміни резонансної частоти р контуру, а зміни результуючого еквівалентного опору Re, що шунтує контур, має вигляд параболи з екстремумом, типу мінімум, що забезпечує умови для переходу пристрою через два пороги (дві точки перетину кордону області стійкості) при зміні стану чутливого елементу Rтипу, тобто послідовної зміни режимів «генерація область мовчання - генерація», причому області генерації відрізняються діапазоном і значеннями частот коливань, що генеруються, а кожен з режимів системно може бути ідентифікований з контрольованим параметром по діапазонах значень чутливого елементу R-типу («менше норми - норма більше норми»). На фіг. 1 зображена схема паралельного LCконтуру автогенераторного датчика. На фіг. 2 зображено контур АГ і еквівалентний паралельний контур. 2 C дСR Y j Звідки: 1 Re j C 1 j C дR C д2R 1 2 2 2 Cд R Cд2R2 2 2 2 Cд R С СдR 2 C Cд 1 Cд2R2 2 (3) Згідно виразу (2) у крайніх крапках діапазону при R=0 та R=∞ еквівалентний опір Re дорівнює нескінченності (тобто Re→∞) і не шунтує контур. Цей результат пояснюється специфікою взаємодії елементів ланцюга, що підключається. Ця специфіка обумовлена тим, що реактивний елемент Сд ланцюгу, що підключається, трансформується у контур АГ через резистивність елементу R-типу, що підключається, а втрати від цього чутливого елементу в контур вносяться через реактивний елемент Сд, що підключається. Наприклад, при R=0 ланцюг повністю підключений і ємність Сд могла б «трансформувати» максимум втрат в контур, але цього не відбувається, оскільки R=0. При Re→∞ ємність Сд могла б трансформувати максимум втрат в контур, але цього не відбувається, оскільки ланцюг, що підключається, «розірваний». Визначимо екстремум функції Re=F(R). Для цього прирівняємо нулю похідну Re R j C C R 2 C R 1 2 (4) звідки ( C R)2-1=0 і С C дR 2 Cд 1 R (2) Ce На фіг. 3 зображені графіки функцій Re=F(R) і Се=F(R). На фіг. 4 зображені графіки функцій Re(R) і p(R). Розглянемо більш детально запропонований спосіб. Паралельно підключаються послідовно сполучені чутливий елемент R-типу і додатковий конденсатор Сд до паралельного LC-контуру автогенераторного датчика (фіг. 1), де R(-) - еквівалент представленого двополюсником негативного опору активного елементу базового модуля автогенератора (АГ); С - ємність контуру базового модуля АГ; L и RL - індуктивність і малий опір (втрати) котушки індуктивності базового модуля АГ відповідно; Сд - додаткова ємність; R - чутливий елемент R-типу ланцюга, що підключається. Для якісного аналізу процесів, що відбуваються у пристрої, представимо контур АГ (нехтуючи втратами в котушці індуктивності, тобто RL=0) (фіг. 2а) у вигляді еквівалентного паралельного контуру (фіг. 2б), де параметрами є індуктивність L котушки і еквівалентні ємність Се і опір Re. Y j Провідність ланцюга, що перетворюється, С, Сд та R згідно фіг. 2а. визначається виразом: 2 Cд 4 C д2R2 2 1 Re j Ce (1). 1 C (5) Дослідження знаку похідної з виразу (4) пока1 R C похідна зують, що зліва по осі від крапки Re R негативна, а справа - має позитивне значення. Точка (значення) мінімуму функції Re=F(R) визначається підстановкою виразу (5) у вираз (2) для Re і дорівнює 2 Re max C (6) Графік функції Re=F(R) представлений на фіг. 3а, а функції Се - F(R) - на фіг. 3б. Оскільки елемент Re, шунтує LСе-контур, що зменшує його добротність, то вибором початкового режиму АГ (фактично вибором R(-)) можна добитися того, що при деякому значенні Re>Re min забезпечуватиметься перехід АГ з режиму генерації автоколивань на режим «мовчання» або навпаки. Оскільки певній величині R*e>Re min відповідають два значення R на графіку фіг. 3а, то у пристрої потенційно реалізуються два пороги. Монотонність зміни Се від R (фіг. 3б) визначає монотонну зміну частоти вихідних коливань залежно від зміни R відповідно до співвідношення для резонансної частоти 5 b 2 2 52301 b2 2 b2 R2 p 2 2 b2 4 R 2 0 2 (7) 1 де = р при R= , тобто LC ; 1 0 0= рпри R=0, тобто 1 b L C Cд ; Cд С Cд Зобразимо вирази (2) і (7) на одному графіку (фіг. 4). З фіг. 4 видно, що при зміні (наприклад, збільшенні R від R=0 до R= ) зображуюча крапка М перетинає наступні режими: при зміні R від 0 до R1 - режим автоколивань з частотою від 0 до 1; при досягненні R значення R1 відбувається зрив авто 6 коливань і зона «мовчання» існуватиме до тих пір, доки R не досягне значення R2; під час переходу через R2 і до R= спостерігатиметься режим автоколивань з частотою від 2 до . В цьому випадку (-) (при вибраних параметрах R , L, С, Сд) значення R1 і R2 належать кордону області стійкості АГ і визначають два пороги, які можуть бути системно інтерпретовані через значення чутливого елементу R як: «менше норми» - режим генерації гармонійних коливань з частотою р 1, при цьому 0 R