Устройство для измерения угла сдвига фаз Советский патент 1959 года по МПК G01R25/00 

Предлагаемое устройство для измерения угла сдвига фаз переменных напряжений низкой частоты относится к известному типу устройств того же целевого назначения, основанных на измерении при помощи триггерных схем промежутка времени между моментами прохождения сравниваемых напряжений через нулевое значение.

Особенностью предлагаемого устройства, обеспечивающей возможность одновременного использования его для определения как величины, так и знака разности фаз, является выполнение триггерной схемы на двух безнакальных тиратронах, на сетки которых подаются сравниваемые напряжения, а в анодную цепь одного из них включена обмотка ре ле, управляющего индикатором. По характеру свечения каждого из тиратронов можно определить порядок поступления сигналов.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Два переменных напряжения низкой частоты поступают на входные зажимы Вх I и Вх П устройства и далее на фиксаторы, срабатывающие соответственно при прохождении сигналов через нулевое значение.

Фиксаторы собраны на двойных триодах Л п Л к представляют собой спусковые схемы с резистивной -связью, известные в литературе год названием мультивибратора Шмитта. Режим их устанавливается при помощи потенциометров R и R так, что опрокидывание происходит при переходе входного напряжения от отрицательных значений к положительным, т. е. при нулевом значении сигнала.

Момент срабатывания фиксаторов практически не зависит от крутизны входного сигнала при переходе его через нуль, чем обеспечивается возможность работы устройства при любой форме входных напряжений без ухудщения точности измерения.

Прямоугольные импульсы напряжения с выхода фиксаторов (ламп ,7; и Л) через дифференцирующие конденсаторы Ci и Cg, преобразующие их в последовательность положительных и отрицательных импуль№ 121870

сов, поступают на управляющие электроды безнакальных тиратронов Ло и Л исполнительной трнггерной схемы. В исходном положении тиратрон открыт, а тиратрон Лз заперт. В анодпую цепь тиратрона Л включена обмотка 1 быстродействующего поляризованного реле РЬ

Под действием первого положительного импульса напряжения на управляющем тиратроне Л в момент t триггер опрокидывается и обмотка 1 реле PI оказывается под током. Контакт реле Р, находивщийся в нейтральном положении, замыкает цепь заряда накопительного конденсатора Сз интегрирующей и запоминающей схемы. Напряжение на катодной нагрузке половины двойного триода Л пропорционально напряжению, до которого заряжается конденсатор Сз. Заряд конденсатора Сз прекращается в момент времени t по возвращении триггерной схемы в начальное положение.

Таким образом, сигнал на выходе интегрирующей и запоминающей схемы оказывается пропорциональным промежутку времени т tz-ti или, в конечном счете, углу ф разности фаз входных напряжений.

Выполнение триггерной схемы на безнакальных тиратронах позволяет визуально контролировать ее состояние, Taii как газ в открытом тиратроне светится. Это обстоятельство дает возможность в процессе работы определять знак разности фаз напряжений, поданных на вход схемы. Если сигнал на зажиме Вх1 опережает по фазе сигнал на зажиме ВхП, то свечение тиратрона Л кратковременно по сравнению с продолжительностью свечения тиратрона Л.

Если разность фаз превысит угол я, т. е. знак этой разности изменится, то и характер свечения ламп изменится-«мигает тиратрон .774. Поскольку вся измерительная схема работает нормально при (на вход мультивибратора должно поступать опережающее напряжение), то в соответствии с определенным знаком разности фаз переключатель //1 устанавливается в положение А или Б.

В интегрирующую схему введены элементы (конденсатор С и вторая половина лампы Л, включенная диодом), создающие цепь линеаризации заряда конденсатора Сз.

С части катодной нагрузки лампы //s, представляющей выход интегрирующей схемы, снимается сигнал на сетку электронно-лучевого индикатора Л тина 6Е5. Угол раствора темного сектора на экране индикатора пропорционален этому сигналу. Диапазон изменения сигнала на сетке электронно-лучевого генератора Лв от исчезновения темного сектора до его максимального значения относительно невелик, в связи с чем Введен переключатель П2 для изменения постоянной времени заряда накопительного конденсатора Сз путем подключения к нему различных по величине сопротивлений Rs, Rt, R Увеличение постоянной времени ведет к уменьщению напряжения, до которого заряжается конденсатор при дайной величине промежугка времени т. Уменьшением постоянной времени цепи (Rz,Ri,R5) Сз можно увеличить чувствительность индикатора разности фаз около нулевого значения последней до любой практически необходимой величины.

Минимальный промежуток времени т, который может быть зафиксирован, ограничен суммой времени срабатывания и отпускания реле PI. В катодную цепь лампы Л;, включен миллиамперметр мА, показания которого при работе схемы в режиме измерения пропорциональны напряжению на сетке лампы Л, т. е. пропорциональны измеряемой величине. В режиме измерения переключатель HZ является переключателем шкал фазометра.

При работе устройства в режиме индикации разности фаз входных сигналов в течение некоторой части отрицательного полупериода входного сигнала накопительный кoндeнcaтop Сз интегрирующей схемы разряжается через тиратрон Л4, и происходит автоматический сброс показаний.

С целью сокращения количества элементов в схеме для осуществления автоматического сброса используется не отдельное реле, а реле РЬ которое на отрицательном полуиериоде входного сигнала срабатывает по обмотке II-PI (П), перебрасывая свой контакт в нижнее положение. Установка момента сброса производится посредством переменного сопротивления б.

К началу положительного полупериода опережающего входного сигнала измерительная схема оказывается в исходном состоянии, т. е. подготовлена к очередному измерению. Таким образом, если необходимо вести регулирование разности фаз входных сигналов и приводить ее к нулю по показаниям фазоиндикатора, то изменение контролируемой величины можно видеть непрерывно, от периода к периоду, во всем диапазоне рабочих частот.

Для работы устройства в режиме измерения разности фаз входных сигналов схема сброса переводится при помощи переключателя Ki в режим ручного сброса. При этом после первого же цикла измерения срабатывает каскад на безнакальном тиратроне Л , который обеспечивает возбуждение реле 2 и отключение схемы от входных зажимов.

Показание стрелочного индикатора мА остается на время, необходи.мое для его визуальной фиксации (отсчета) и записи, практически неизменным. Посредством кнопки К ручного сброса реле PZ обесточивается, после чего при прохождении входными сигналами очередного положительного полупериода схема вновь производит измерение разности их фаз.

Предмет изобретения

1.Устройство для измерения угла сдвига фаз переменных напряжений низкой частоты, основанное на измерении при помощи триггерных схем, промежутка времени между моментами прохождения сравниваемых напряжений через нулевое значение, отличающееся тем, что, с .целью одновременного использования устройства для определения как величины, так и знака разности фаз, в ием применена триггерная схема, составленная из двух безнакальных тиратронов, на сетки которых подаются сравииваемые напряжения, а в анодную цепь одного из них включена обмотка реле, управляющего индикатором, характер же

свечения каждого из тиратронов служит для определения порядка поступления сигналов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения его схемы и повышения надежности, в качестве индикатора применен электронно-лучевой индуктор типа лампы 6Е5.

№ 121870