Корректирующее устройство переменного тока Советский патент 1985 года по МПК G05B5/01 

Изобретение относится к устройствам коррекции переменного тока и может найти применение в гироскопических системах автоматического управления.

Известно корректирующее устройство переменного тока, содержащее апериодическую RC-цепь, четыре транзисторных ключа, выводы вторичной обмотки трансформатора через два транзисторных ключа соединены с двумя последовательно включенными конденсаторами, средняя точка которых через резистор соединена со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и через другой резистор, к которому подключен выход корректирующего устройства, связана с выводами двух других транзисторных ключей, которые также соединены с двумя последовательно включенными конденсаторами, а управляющие входы всех транзисторных ключей соединены с вторичными обмотками другого трансформатора, первичная обмотка которого связана с выходом триггера, счетный вход которого через дифференцирующий элемент и ограничитель связан с источником напряжения несущей частоты 1.

Недостатками корректирующего- устройства являются конструктивная сложность и, как следствие этого, сложность предпусковой настройки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является корректирующее устройство переменного тока, содержащее первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к первой выходной клемме устройства и через резисторк первой входной клемме устройства, а вторые выводы первого и второго конденсаторов подсоединены к первому и второму выводам третьего конденсатора и к второму и/третьему выводам прерывателя, первый вывод кото рого соединен с вторыми входной и выходной клеммами устройства 2.

Недостатком известного устройства является наличие в выходном напряжении устройства паразитных шумовых колебаний (т.е. помехи) с частотой, равной частоте переключения прерывателя.- Возникновение такого рода помехи целиком вызывается схемой построения устройства.

Наибольщую амплитуду эта помеха имеет во время переходных процессов. Она ухудшает их качества в системе автоматического регулирования при использовании корректирующего устройства.

Недостатками известного устройства являются также большие его габариты и вес, так как в нем установлены три конденсатора большой емкости, имеющие большой вес и габариты.

Постоянные времени передаточной функции известного устройства для разных полупериодов входного напряжения имеют разные значения, а каждый из конденсаторов устройства имеет емкость, определяемую рядом номинальных значений, которые зависят от допуска на номинал (например, допуски могут быть равны 10%, 5%, 2% и т.д., причем технологически получить конденсатор с меньщим допуском сложно, так как величина емкости должна быть довольно большой), разброса температурных характеристик конденсаторов, их старения, влажности и т.д. Это приводит к тому, что во время переходных процессов огибающие для положительных и отрицательных полупериодов выходного напряжения устройства имеют разную величину, т.е. изменяются по разным законам и с различными постоянными времени, что для точных, например, гидроскопических систем, недопустимо.

Целью изобретения является повышение помехозашищенности устройства за счет уменьшения величины щумовой составляющей выходного напряжения устройства и уменьщение габаритов и веса устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в корректирующем устройстве переменного тока, содержащем первый конденсатор, соединенный первым выводом с первой выходной клеммой устройства и первым выводом резистора, соединенного вторым выводом с первой входной клеммой устройства, и первый прерыватель, соединенный первым выводом с вторыми входной и выходной клеммами устройства, а вторым и третьим выводами - с первым и вторым выводами второго конденсатора, дополнительно установлен второй- прерыватель, соединенный управляющим входом с управляющим входом первого прерывателя, первым выводом с вторым выводом первого конденсатора, а вторым и третьим выводами - соответственно с третьим и вторым выводами первого прерывателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Корректирующее устройство переменного тока содержит резистор 2, первый и второй конденсаторы 3 и 4, первый и второй прерыватели 5 и 6, первая и вторая входные клеммы 7 и 8 и первая и вторая выход ные клеммы 9 и 10 корректирующего устройства 1 переменного тока, источник 11 входного напряжения, источник 12 опорного напряжения, Ui - выходное напряжение i-ro блока.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение переменного тока вида и и (фиг. 2а) от источника 11 входного напряжения поступает на входные клеммы 7 и 8 корректирующего устройства 1 переменного тока. Подвижные контакты первого и второго прерывателей 5 и 6 переключаюггся синхронно с опорным сигналом и и (фиг. 26), поступающим на управляющие входы первого и второго прерывателей 5 и 6 от источника 12 опорного напряжения. Причем напряжение с выхода источника 11 входного напряжения может быть как синфазно, так и противофазно напряжению с выхода источника 12 опорного напряжения.

В любой момент времени подвижные контакты первого и второго прерывателей 5 и 6 подключаются к разным выводам вто.рого конденсатора 4. В один из полупериодов подвижный контакт первого прерывателя 5 замкнут, например, на второй (ни левый по схеме на фиг. 1) вывод второго конденсаатора 4, а второго прерывателя 6 - на первый (на правый по схеме на фиг. 1) вывод второго конденсатора 4. В течение первого полупериода колебания входного напряжения второй конденсатор 4 .через резистор 2 и первый конденсатор 3 заря кается до величины входного напряжения. Корректирующее устройство переменного тока ведет себя по отнощению к выходному напряжению как апериодическое звено с постоянной времени Т (при условии, что ) и передаточной функцией (Р)

T R,C, (1) W(P) T p-Vj-, (2) где Т - постоянная времени корректирующего устройства 1 переменного тока;

Rt - величина сопротивления резистора 2;

величины емкости первого 3 и второго 4 конденсаторов; Р - оператор Лапласа.

В следующий полупериод входного напряжения, когда оно изменит свою полярность на противоположную, подвижный контакт первого прерывателя 5 переключается на первый (правый по схеме на фиг. 1) вывод второго конденсатора 4, а подвижный контакт второго прерывателя 6 - на второй (левый по схеме на фиг. 1) вывод конденсатора 4.

Это эквивалентно тому, что , несмотря на смену полярности входного напряжения на противоположную, выводы второго (т.е. времязадающего) конденсатора 4 меняются местами и условие его.заряда остается без изменений. Второй конденсатор 4 продолжает заряжаться в той же полярности и по такому же закону, что и в течение первого полуперйода входного напряжения от источника 11.

Полярность напряжения на втором времязадающем конденсаторе 4 зависит только от фазы входного напряжения (фиг. 2 в).

Таким образом, передаточная функция корректирующего устройства по огибающей входного напряжения изменяется по закону (2) с постоянной времени Т, определяемой формулой (1), причем шумовая составляющая входного напряжения отсутствует. В некоторых случаях вместе с переменной составляющей в выходном напряжении

5 источника 11 входного напряжения может или должна присутствовать постоянная составляющая. Наличие подобной постоянной составляющей может вызвать ее модуляцию с частотой опорного напряжения с выхода источника 12, что при последующей демо дуляции, например, фазочувствительном

выпрямлении, может привести к появлению

аддитивной помехи в известном устройстве.

При наличии первого конденсатора 3 в

корректирующем устройстве 1 переменного

5 тока на первый и второй прерыватели 5 и 6 поступает только переменная составляющая входного напряжения. Таким образом, первый конденсатор 3 осуществляет разделение постоянной и переменной (синхронной с опорным напряжением) составляющих входного напряжения. Постоянная составляющая входного напряжения беспрепятственно проходит с входной клеммы 7 через резистор 2 на выходную клемму 9 корректирующего устройства 1, а переменная составляющая обрабатывается корректирующим устройством 1 с передаточной функцией (2).

При включении корректирующего устройства 1 в цепь обратной связи операционного усилителя для получения, например,

0 дифференцирования огибающей входного сигнала, первый конденсатор 3 необходим для того, чтобы обеспечить стабильность режима работы операционного усилителя по постоянному току. В этом случае величина постоянной составляющей выходного напряжения операционного усилителя поддерживается неизменной за счет стопроцентной отрицательной обратной связи на уровне, близком к нулю.

0 Предлагаемое устройство по сравнению с известным меньще и легче, так как содержит два конденсатора вместо трех, имеющих больщие габариты и вес, что уменьшает примерно на 30% габариты и массу корректирующего устройства. Замена одного

5 из конденсаторов на переключатель обоснована, поскольку неполярный электролитический конденсатор достаточно большой емкости имеет меньшую надежность и худшие габаритно-весовые характеристики.

0 Кроме того, увеличение степени интеграции микросхем позволяет выполнить до 16 и более аналоговых прерывателей на одном кристалле полупроводника без снижения надежности, увеличения габаритов и массы.

5 Кроме того, на порядок повышается помехозащищенность корректирующего устройства, потому что в его выходном напряжении практически отсутствует паразитная шумовая составляющая - помеха. К тому же при включении данного корректирующего устройства в систему автоматического регулирования вместо известного улучщается качество переходного процесса

и повышается точность системы, потому что постоянная времени данного корректирующего устройства зависит только от величин сопротивления резистора и емкости второго времязадающего конденсатора.

КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее первый конденсатор, соединенный первым выводом с первой выходной клеммой уст ройства и первым выводом резистора, соединенного вторым выводом с первой входной клеммой устройства, и первый преры- . ватель, соединенный первым выводом с вторыми входнЬй и выходной клеммами устройства, а вторым и третьим выводами - с первым и вторым выводами второго конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства и уменьщения его габаритов и веса, в нем дополнительно установлен второй прерыватель, соединенный управляющим входом с управляющим входом первого прерывателя, первым выводом - с вторым выводом первого конденсатора, а вторым и третьим выводами - соответственно с третьим и вторым выводами первого прерывателя.

ли