Устройство для контроля исправности цепей фазовращателя Советский патент 1986 года по МПК G01R31/02 G01R31/34 

12

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при контроле исправности датчиков углов в телеизмерительных и управляющих , системах, содержащих в качестве угла поворота фазовращатель на основе синусно-косинусного вращающегося трансформатора с квадратурным питанием обмоток возбуждения.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля исправ- ности цепей фазовращателя.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - вре- менные диаграммы, поясняющие работу

устройства. I

Устройство содержит источник 1 переменных квадратурных напряжений, синусно-косинусный-вращающийся трансформатор (СКВТ) ., первый 3 и второй 4 компараторы, первый элемент И 5, счетчик 6 импульсов, второй зле- мент И 7, генератор 8 импульсов, первый формирователь 9, делитель 10 частоты, второй формирователь 11 импульсов, тактированный D-триггер 12 с установочным входом, индикатор 13 неисправности, входные и выходные зажимы для подключения цепей фазовращателя, причем входные зажимы для подключения цепей фазовращателя соединены с вьгходами источника 1 переменных квадратурных напряжений, выходные зажимы для подключения цепей фазовращателя соединены с обмо гками возбуждения СКВТ, выход первого компаратора 3 присоединен к первому входу первого элемента И 5, первая и вторая выходные обмотки СКВТ 2 подключены к первым входам соответственно первого 3 и второго 4 компараторов, выход второго компаратора 4 соединен с BTOpbiM входом первого элемента И 5, выход которого соединен с входом сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов и с тактовым входом тактированного D-триггера 12с установочным входом, выход генератора 8 импульсов подключен к счетному входу .. счетчика 6 импульсов непосредственно, а к входу первого формирователя 9 импульсов - через делитель 10 частоты, выход первого формирователя 9 импульсов подключен к установочному входу D-триггера 12 с установочным входом, выходы счетчика 6 импульсов соединены с соответствующими входа

12 .,

ми второго элемента И 7; выход которого через второй формирователь 11 импульсов подключен к информационному входу тактированного D-триггера 1 2 с установочным входом, выход которого соединен с индикатором 13 неисправности.

Устройство работает следующим образом.

Источник переменньпс квадратурных напряжений вырабатывает напряжения вида

и sin ut и cos cotj

поступающие на первичные обмотки синусно-косинусного вращающего трансформатора 2, при этом в его вькод- ных обмотках формируются напряжения вида (фиг. 2а,б)

К и sin (cot oi ± АЧ) К и cos (ы t + pt ± btf),

где К, - коэффициент трансформации

синусно-косинусного вращающегося трансформатора 2; об - угол поворота ротора синус- но-косинусного вращающегося трансформатора 2; ДЧ - фазовая погрешность фазо- .

вращателя.

При исправных цепях фазовращателя амплитуды этих напряжений практически не зависят от угла поворота ро- тора, а фазы синусно-косинусного вращающегося трансформатора 2 определяются углом поворота его ротора. Причем разность фаз между ними не

C/V + и не

(N, )g|, гдейС|| -допустимая фазовая погрешность фазовращателя, обусловленная величиной неквадратурности питающих напряжений . 1

С выходов вторичных обмоток си- нусно-косинусного вращающегося трансформатора 2 эти напряжения поступают на входы соответствующих компараторов 3 и 4, на выходах которых формируются последовательности положительных импульсов. Причем длительность положительных импульсов на выходе первого компаратора 3 аналогично на выходе второго компаратора 4) равна длительности положительных полупериодов поступающего на вход

т.е.

3121

первого компаратора 3 напряжения, начало каждого положительного импульса совпадает с началом каждого положительного перехода через О этого напряжения (фиг.2в, г).

Последовательности импульсов с выходов первого 3 и второго 4 компараторов поступают на соответствующие входы первого элемента И 5, на выходе которого -формируется последовательность положительных импульсов, причем при исправных цепях фазовращателя длительность каждого импульса соответствует фазовому сдвигу

о

-j- + 2uLji) , где Лср дд),

длительность каждого импульса соответствует разности фаз напряжений, формирующихся в выходных обмотках си- нусно-косинусного вращающегося трансформатора 2 (фиг.2д) .

С выхода первого элемента И 5 эти импульсы поступают на тактовый вход тактированногоD-триггера 12 с установочным входом и на вход сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов , управляя его работой следующим образом: при появлении на входе сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов сигнала нулевого уровня счетчик 6 импульсов переходит в нулевое состояние и удерживается в нем на время длительности сигнала нулевого уровня, при появлении на входе сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов сигнала единичного уровня счетчик 6 импульсов начинает считать импульсы высокой частоты, поступающие на его счетный вход с выхода генератора 8 импульсов. Выходы счетчика.- 6 импульсов подключены к входам второго элемента И 7 таким образом, что на выходе второго эле-

мента И 7 появляется импульс в момент времени, отстающий от момента появления на входе сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов сигнала единичного уровня на время, соответст

вующее фазовому сдвигу - - .

(фиг. 2е). Этот импульс с выхода второго элемента И 7 поступает на вход формирователя 9 импульсов, который на своем выходе формирует положительный импульс, длительность которого соответствует фазовому сдвигу 4 & с{| Фиг. 2ж. С выхода формирователя 9 импульсов этот импульс поступает

14

на информационный вход тактированно- го D-триггера 12 с установочным входом.. .

С выхода генератора 8 импульсов

на вход делителя 10 частоты поступает последовательность импульсов высокой частоты, с выхода делителя 10 час- частоты на вход формирователя 11 им- цульсов поступает последовательность импульсов низкой частоты (фиг.2з , по положительному фронту которых формирователь 11 импульсов на своем выходе формирует кратковременные импульсы (фиг.2и, которые поступают на установочный вход тактированного D-триггера 12 с установочным входом.

Таким образом, .в момент времени, соответствующий отрицательному фронту каждого импульса, поступающего с выхода первого элемента И 5 на тактовый вход тактированного D-триггера 12 установочным входом, на его информационном входе, при исправных

цепях фазовращателя, имеет место сигнал единичного уровня (фиг.2д,ж). Это обуславливает постоянное подтверждение единичного состояния тактированного D-триггера 12 с установочным входом. (D-триггер 12 с установочным входом тактируется отрицательным фронтом сигнала на тактовом входе) .

Кратковременные импульсы низкой

частоты, поступающие на установочный вход тактированного D-триггера 12 с установочным входом с выхода формирователя 11 импульсов, переключают этот триггер в нулевое состояние, в

котором он находится до момента времени, соответствующего отрицательному фронту следующего импульса, поступающего на его тактовый вход. Таким образом, при исправных цецепях фазовращателя на тактовый вход D-триггера 12 с установочным входом поступают импульсы с частотой, равной частоте напряжения питания фазовращателя, подтверждающие его единичное состояние, а на установочный вход этого же триггера поступают импульсы с низкой частотой, устанавливающие его в нулевое состояние на время, меньшее, чем период напряжения питания фазовращателя. При этом индикатор 13 неисправности не реагирует на этот сигнал ввиду его малой длительности.

Пусть в цепях синусно-косинусно- го вращающегося трансформатора 2 произошла неисправность вида: Обрью связи либо Короткое замыкание свя- зи в цепях обеих первичных или обеих вторичных обмоток. Это приводит к пропаданию напряжений на входах первого 3 и второго 4 компараторов.

Пусть при пропадании напряжения на входах первого 3 и второго 4 компараторов на их выходах сформировался постоянный сигнал нулевого уровня, это значит, что на выходе первого злемента И 5 тоже будет сигнал нулевого уровня. Таким образом, на тактовый вход тактированногоD-триггера 1 2 с установочным входом поступает сигнал нулевого уровня. Это приводит к тому, Ч.ТО этот триггер перестает переключаться сигналом на тактовом входе. Очередной импульс, поступивщий с выхода формирователя 11 импульсов на установочный вход D-триг гера 12 с установочным входом, переключает этот триггер в нулевое состояние, в. котором он будет находиться все время наличия неисправности. Это приводит к постоянному свечению инди- катора 13 неисправности. Если на выходе одного из компараторов /например, на выходе первого компаратора З сформировался сигнал единичного уровня, а на выходе другого компара- тора (например, на выходе второго компаратора 4| сформировался сигнал нулевого уровня, то на выходе первого злемента И 5 будет сигнал нулевого уровня. Это, как и в предьщущем случае, приводит к свечению индикатора 13 неисправности.

Если при пропадании напряжений на входах первого 3 и второго 4 компараторов на их выходах сформировались сигналы единичного уровня, то и на выходе первого элемента И 5 будет сигнал единшшого уровня. Это приводит к тому, что тактированный D-триг- гер 12 с установочным входом также перестает переключаться сигналом на тактовом входе, а это значит, что он переключается в нулевое состояние очередным импульсом, поступившим на .его установочный вход с выхода фор- мирователя П импульсов, что приводит к постоянному свечению индикатора 13 неисправности.

15

0

0

Пусть произошел обрьш или короткое замыкание в одной из вторичных цепей сйнусно-косинусного вращающегося трансформатора 2, В зтом случае пропадает напряжение на входе первого 3 и второго 4 компаратора. Если на выходе зтого компаратора сформировался сигнал нулевого уровня, то и на выходе первого элемента И 5 будет сигнал нулевого уровня. Это приводит к свечению индикатора 13 неисправности. Если на выходе этого компаратора сформировался сигнал единичного уровня, то на выходе перво- .го элемента И 5 формируется последовательность импульсов, длительность которых соответствует фазовому сдвигу ( 1 ± iCf) , гдейСр 4 л tpp к° торые поступают на тактовый вход тактированного D-триггера 12 с установочным входом и на вход сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов.

Формирователь 9 импульсов формирует положительные импульсы, длительность которых соответствует фазовому . сдвигу 4uQrf., причем начало каждого импульса отстает от начала положительного импульса, поступающего на вход сброса в нулевое состояние счетчика 6 импульсов, на время, .соответствующее фазовому сдвигу ((frf-j.

Таким образом, в момент появления на тактовом входе тактированного D-триггера .12с установочным входом отрицательного фронта импульсов, поступающих с выхода первого элемента И 5, на информационном входе этого триггера имеет место сигнал нулевого уровня, что приводит к постоянному переключению тактированного) -триггера 12 с установочньгм :. входом в нулевое состояние, при этом индикатор 13 неисправности светится.

Пусть возникла неисправность типа Изменение переходных сопротивлений контакта разъема в одной из линий связи источника квадратурных напряжений с первичными обмотками синусно- косинусного вращающегося трансформатора 2 или Появление тока утечки в одной из первичных цепей си- нусно-косинусного вращающегося трансформатора 2 . Неисправность.такого рода приводит к нарзтпению квадратурное ти напряжений, поступающих на

первичные обмотки синусно-косинус- ного вращающегося трансформатора 2, что, в свою очередь, приводит к фазовой ошибке фазовращателя. Если фазовая ошибка фазовращателя превышает допустимую, то разность фаз напряжений, формирующихся во вторичных обмотках СКВТ 2, либо больше велиf 7 „ X

чины + 2 л(|), либо меньше величины ( - , а это значит, что

на выходе первого элемента И 5 формируются импульсы, длительность кото рьпс соответствует либо фазовому сдви

(

- - 2Л4|) , либо (-- + 2л(), .

где дер а tprf-. На выходе формирователя 9 импульсов в момент времени, отстающий от момента возникновения каждого из импульсов на время, соответствующее фазовому сдвигу

7 2

, формируется импульс.

длительность которого соответствует фазовому сдвигу 4дс|),г. Поскольку , в момент времени, соответствующий отрицательному фронту каждого импульса, поступающего с выхода первого элемента И 5 на тактовый вход тактированного D-триггера 12 с установочным входом, на информационном входе этого триггера будет сигнал нулевого уровня. Это, как и в

предьщзпцем случае, приведет к свечению индикатора 13 неисправности.

Таким образом, применение данного устройства позволит повысить досто- верность контроля исправности цепей фазовращателя на основе синусно-коси нусного вращающегося трансформатора за счет исключения ложных сраба- тьшаний, вызванных уменьщением на- пряжений на выходах источника квадратурных напряжений по причинам, не связанным с неисправностью цепей фазовращателя, а также контролировать ряд неисправностей, которые не удавалось контролировать другими устройствами, например, Изменение переходных сопротивлений контактов разъемов в линии связи источника квадратурных напряжений с об- мотками возбуждения синусно-косинус- ного вращающегося трансформатора или Появление токов утечки между

10

J5

20

25

0

5

0 5 0

первичными цепями синусно-косинус- ного вращающегося трансформатора.

Формула изобретения

Устройство для контроля исправности цепей фазовращателя, содержащее источник переменных квадратурных напряжений, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, первый и второй компараторы, первый и второй элементы И, индикатор неисправности, входные и выходные зажимы для подключения цепей фазовращателя, входные зажимы для подключения цепей фазовращателя соединены с выходами источника переменных квадратурных напряжений, выходные зажимы -. с обмотками возбуждения синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью повьшдения достоверности контроля исправности цепей фазовращателя, в него введены генератор импульсов, счетчик импульсов, делитель частоты, первый и второй формирователи импульсов и тактированный 1 -триггер с установочным входом, при этом первая и вторая выходные обмотки синусно- косинусного вращающегося трансформатора подключены соответственно к первым входам первого и второго компараторов, выход второго компаратора сое- динен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом сброса в нулевое состояние счетчика импульсов и с тактовым входом тактированного D-триггера с установочным входом, выход генератора импульсов подключен к счетному входу счетчика импульсов непосредственно, а к входу первого формирователя импульсов - через делитель частоты, выход первого формирователя импульсов подключен к установочному входу тактированного 3)-триггера с установочным входом, выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго элемента И, выход которого через второй формирователь импульсов подключен к информационному входу тактированного Л-триггера с установочньм входом, . выход которого соединен с входом индикатора неисправности.

Составитель А.Пржебельский Редактор Т.Кугрышева Техред М.Пароцай Корректор Т.Колб

Заказ 779/56 Тираж 730Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. 2

Изобретение может быть использовано для контроля исправности датчиков углов в телеизмерительных и управляющих системах. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Устройство содержит источник 1 переменных квадратурных напряжений, синусно-косинусный вращающийся трансформатор 2, компараторы 3 и 4, элементы 5 и 7 И, счетчик 6 импульсов, генератор 8, формирователи 9 и 11, делитель 10 частоты, тактированный D-триггер 12, индикатор 13 неисправности, входные и выходные зажимы. 2 ил. (Л