Датчик фазы Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

О

ю

со

;о

-4 1Ш Изофетевие отвосвтся к радвриамерительной технике, в .более конкретно к efre матичесашм согласующим устройствам. Известен датчик фазы, содержащий два трансформатора тока, емкостной деяатепь натфяжения, фильтр нижних частот, два диода и дроссель Ct JНедостатком устройства является то, что система автонастройки с таким датчиком может быть согласована только при чисто активном характеристическом сопро тивлении. Наиболее близким по своей тескничес.кой сущности к изобретению является дат чик фазы, содержащий фидерную линию, jBMKсетной делитель напряжения, трансфой матер тока, два усилителя-ограничителя, два элемента совпадения, два jHHTerpaTopa, а так|ке элементы срав1яения, причем входы элементов сравнения подключены к выходам интеграторов, а входы ин;теграторо1з соединены с выходами элементов совпадения, входы элементо совпадения подключены к выходам усилителей-ограничителей , причем первые входы элементов совпадения подключены к прямому выходу первого усилителя-ограничителя, вход которого подключен к емкостному делителю напряжения, второй вход второго элемента совпадения подключен к инверсному выходу усилителя-ограничителя, прямой выход которого подключен ко второму входу первого элемента совпадения, а вход второго усилителя-ограничителя соединен с трансформатором тока Недостатком данного устройства является малый рабочий диапазон, т. е. напряжение на выходе датчика равно нулю только тогда, когда фазовый угол меж ду током и напряжением равен нулю. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона датчика. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее отрезок линии нагрузки,, подключенные к ней два последовательно соединенных конденсатора и трансформа--тор тока, два усилителя-ограничителя,два элемента совпадения, два интегратора и элемент сравнения, причем входы элемента сравнения подключены к выходам интеграторов, входы которых подключены к выходам элементов совпедеши, первые входы которьпс через первый у силитель-огранкчитель подключены к общей точке двух последовательно соединенных конденсаторов, а второй вход одного из элементов совпадения через второй Г97; усилитель-ограничитель подключен к трансформатору TOKai введшы последовательно соединенные дополнительные конденсатор и резистор, подключенные к линии нагрузКИ| третий усилитель-ограничитель, вход которого соединен к ойцей точке указанных элемштов, а вьпсод - ко второму входу второго элемента совпадения, при этом трансформатор тока защунтирован резистором. На чертеже представлена функциональная схема датчика. Устройство содержит конденсаторы I, 2 и 3, трансформатору 4, резисторы 5 и 6, усилители-ограничители 7, 8. и 9, элементы совиадения 1О и JlJ-j интеграторы 12 и 13, элемент сравнения 14. Входы элемента сравнения 14 соединень с выходами интеграторов 12 и 13. Входы интеграторов 12 и 13 подключены к выходам элементов совпадения 10 и 11. Первые входы элементов совпадения 1.О и 11 соединены с выходом усилителя-ограничителя 7, вход которого подключен к емкостному делителю напряжения 1 и 2. . Второй вход элемента совпадения 10 подключен к выходу усилите ля-ограничите, ля 8, вход которого подключен к трансфор матору тока 4, Второй вход элемента совпадения 11 соединен с выходом уси лителя-ограничИтеля 9, вход которого подключен в фазосдвигающую пепь 3 и 6, Резистор 5 Подключен параллельно трансформатору тока 4. Устройство работает следующим образом. Напряжение ,. U , снимаемое с емкост.ного делителя 1, 2 подается на усилитель-ограничитель 7, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы. Одновременно напряжение U2 с трансформатора тока 4, зашунтированного маЛым сопротивлением резистора 5 такой величины, чтобы напряжение U2 было в фазе с протекающим током, подается на усилитель-ограничи- . таль 8. Усиленные и ограниченные сиг- Налы с усилителей 7 и 8 попадают на два входа элемента совпадения 1О, (Необходимо отметить, что элемент совпадения 10 и 11 представляет собой ло ичесжий элемент И). На их выходах по- I лучаются прямоугольные импульсы, длите льйостъ которых пропорциональна фазобЬму углу между током и напряжение в нагрузке. Полученные Прямоугольные импульсы подаются на. вход интегратора 12, гда-дл1ггельность ;импу1 о& 1фео6рвзуется в величину посiTokmioro напряжения. Напряжение с выхода интегратора подается на один из входов апемеш-а сравнения 14. Очевидно, для того чтобы напряжение на выходе ; элемента сравнения.было равно нулю, что ; должно соответствовать наперед заданному фазов(лу углу между током и и нап; ряжением в нагрузке, необходимо на второй ее подать напряжение точно жв амплитуды. Это достигается фазо.сдвигаюшеййепью, которая состоит из , кондеасато{}а 3 и сопротивления 6 (фазо савигающая цепь может состоять из инауктивносги и сопротивления). Напряжение УЭ ;снима {ого с резистора 6, будет сдвинуто относительно напряжения нагруйси на определенный фазовый угол, который О1феделяется параметрами элементов 3 и. 6, Действительно и.Л« -FjF, . сЧ- Напряжение j подается на у ;даштел I ограничитель 9, а затем на элемент совпадения It, Одновр0|денно на этот нее элемент совпадения, нА йа другой вход, подается импульс, снимаемый с усилителя-ограничителя 7, Следовательно, на выходе апемента совпадения It получают импульс, длител HocTb которого пропорциональна фазовому углу между напряжением нагрузки и напряжением Uj , снимаемьм с фазосдвигакяцей цепи. Далее длительность импульса преобразуется интегратором в величину постоянного напряжения. Информация с выхода $лемента сравнения будет однозначна. Если фазовый угол между током и напряжением будет больше фазового угла между фазосдвигакщей цепью и напртжением нагрузки, то н шряжвние н выходе элемента сравношя будет одного знака, если меньше, то другого.. Применение разработанного датчика фазы позволяет ввтоматически согласовать нагрузку не только на чисто активное характеристическое сопротивлисие, но и на комплексное. Разработанный датчик позволяет проектировать системы автонастройки помехо:зашЙ5енными, так как он основан на сравнении фаз, а не амплитуд.

( т

ДАТЧИК ФАЗЫ, содержащий отрезок пинии нагрузки, подключенные к ней дЁа последовательно соединенных конденсатора и трансформатор тока, два ; элементасовпадения, два интегратора к элемент сравнения, причем входы элемента «сравнения подклк ч«1ы к выходам интеграторов, входы которых подключены к выходам элементов совпадения, первые входы которых через первый усилитель- lrpaничитель подключены к общей точке двух ;последовательно соединенней конденсаторов, а второй вход одного из элементов совпадения через второй усилитель-ограничитель подключен к трансформатору тока, отличающийся тетл, что, с целью расширения рабочего диапазона датчика, в него введены последовательно дополнительные конденсатор и резистор, подключенные к линии нагрузки, ;Третий усилитель-ограничитель, вход которого подклкяен к общей точке указанных элементов, а выход - ко второму входу (i элеме1гга совпадения, при этом трансфорСО матор тока зашунтирован резистором.

10

12

f

13