Фазорегулирующее устройство Советский патент 1986 года по МПК G01R25/04 

эксцентричным профилем 5, поворотяый узел 6 со стопором 11, счетный узел, состоя1вд Й из шкалы 7 и нониусного указателя 8, две оптоэлектрониые пары,элементами которых являются блоки 9 и 10 из двух фоторезисторов в каждом. Для достижения поставленной цели эксцентричньш профиль 5 вьтолнен в виде электролюмииесцент264103

иого осветителя, который образует вторые элементы двух оптических оптоэлектронных пар и имеет слоистую структуру. Электрическая схема устройства, продольный разрез его конструкции и общий вид светового модулятора приводятся в описании изобретения, 4 ил.

t .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для получения двух гармонических сигналов с регулируемой величиной угоча сдвига фаз между ними, и может быть использовано, в частности, для калибровки низкочастотных фазометров и аппаратуры гармонического анализа. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданных фазовых сдвигов между выходными сигналами достигается снижением температурных погрешностей и уменьшением протяженности световых путей в устройстве.

1а фиг. 1 изображено фазорегулирующее устройство, внешний вид; на фиг, 2 - конструкция фазорегулирующего устройства, продольный разрезj на фиг. 3 - световой модулятор и отсчетный узел,обцц.1й вид, на фиг.. 4 структурная электрическая схема фазорегулирующего устройства.

Фазорегулир тощее устройство состит из механической и электрической частей.

Меха} ическая часть включает привод (электродвигатель) 1, цилиндрический корпус 2, центральный вал 3, на котором жестко закреплен светово модулятор в виде диска 4 с эксцентричным про(1)илем 5, поворотньш узел 6, отсчетный узел, состоящий из шкалы 7 на корпусе и нониусного указателя 8, две оптоэлектронные пары, одниг-ш элементами которых являются блок 9 и блок 10 из двух фоторезисторов в каждом (соответственно Ф и Ф, Ф и Ф4). Блок 9 размещен неподвижно на корпусе 2, а блок 10 укреплен на поворотном узле6, прич оба блока-расположены симметрично относительно оси вала 3 в одной плоскости. параллельной плоскости диска 4. Узел имеет возможность поворота в одной торцовой стенке корпуса 2 соосно с валом 3 и фиксадаи текущего положения посредством стопо- . ра 11, Эксцентричный профиль 5 светового модулятора выполнен в виде электролюминесцентного осветителя, которьй образует вторые элементы двух оптоэлектронных пар за счет светового сопряжения с блоками 9 и 10 их фоторезисторов, и имеет слоеную структуру из поочередн о следующих от поверхности диска 4 металлического электрода 12, электрол шнесцентного слоя (например, на основе порошкового фосфора) 13, прозрачного электрода (на-; пример из окиси олова) 14 и прозрачного изоляционного покрытия (например, из лака) 15. На валу 3 размещены два коллекторных кольца 16 и 17, а на другой торцовой стенке корпуса 2 укреплены две контактирующие с ними токоподводные щетки 18 и 19. Электроды 12 и 14 профиля 5 посредством проводников 20 и 21 через кольца 16517 и щетки 18 и 19 параллельно подключены к одному выходу источника 22 постоянного напряжения. Масса диска 4 намного превьппает f acсу профиля 5 и их система динаг-шчески сбалансирована.

Электрическая часть (фиг.4) содержит два идентичных (четырехплечих) моста 23 и 24 постоянного тока с паpatm фоторезисторов 25 28 (Ф.) блоков 9 и 10 в активных плечах и резисторамха 29-32 в пассивных плечах, причем однотипные элементы имеют идентичные параметры. Входные диагопали мостов подключены к другому выходу источника 22 постоянного напряжения, а их выходные диагонали соединены с соответствующими выходами 33 и 34 фазорегулирующего устройства причем моста 23 - непосредственно и моста 24 - через переключатель 35 полярности с двумя положениями, т.е. согласным (I) и встречным (II).

Эксцентричньш -профиль 5 светового модулятора (фиг.З) имеет конфигурацию гармонической (например, синусоидальной sincjfi) функции основной гармоники в полярной системе координат с началом в центре диска 4, через который проходит ось его вращения,

;Радиус-вектор г этой функции равен расстоянию от центра диска до середины линии взаимного соприкосновения фоторезистора в каждом из.блоков 9 и 10, а ее амплитуда: равна расстоянию между серединами светочувствительных площадок пар фоторезисторов. Шкала 7 отсчетного узла представляет собой полукольцо с двойной градуировкой и соответствует диапазону изменения угла ф фазового сдвига от 0° до 360° с учетом положений переключателя 35 полярности, т.е. согласного

.(I) и встречного (II). Поворотный узел 6 с нониусным указаталем 8 и стопором 11 вместе со шкалой 7 образуют элементы фазорегулирования устройства.

Фазорегулирующее устройство работает следующим образом.

За счет подключения электродов 12 и 14 к источнику 22 постоянного напряжения осуществляется возбуждение расположенного между ними электролю11инесцент 1ого слоя 13, что вызывает свечение эксцентричного профиля 5 диска 4 светового модулятора. При вращении посредством привода 1 вала 3 с постоянной угловой скоростью jJ происходит изменение по синусоидальному закону световых по:токов, падающих от эксцентричного

{профиля 5 на расположенные в непо- .

средственной близости от него светочувствительные площадки фоторезисторов 25-28, причем дифференциально в каждой паре блоков 9 и 10. Соответственно изменяются величины сопротивлений этих фоторезисторов, включенньк в активные плечи электрических мостов 23 и 24, которые запитываются от источника 22 постоянного

напряжения. Сог.часио теории ONfH4ecких мостов, на выходных диагоналях мостов 23 и 24 имеются электрические сигналы, пропорциональные функции изменения величин сопротивлений активных плеч. В частности, когда блоки 9 и 10 фоторезисторов расположены диаметрально противоположно относительно оси вращения 4, то электрические сигналы на выходах 33 и 34 устройства синфазны, т.е. угол фазового сдвига между ними равняется нулю (Ф 0°), и и (t) Uj (t) sinut.

Установление требуемого угла Ц фазового сдвига производится путем поворота узла 6 в пределах 0-180°, т.е. смещения блока 10 фоторезисторов относительно блока 9 с отсчетом значения посредством нониусного указателя 8 по шкале 7. При этом электрические сигналы па выходах 33 и 34 устройства будут пропорциональны U(t) sincjt и Ui(t) sin М (). Когда О- Ф 90° и Ф и З60(0°), то выходные диагонали мостов 23 и 24 подключаются к выходам 33 и 34 устрой ства согласно (положение I переключателя 35), а если 90 Ф 270°, то встречно (положение II переключателя 35).

Таким образом, предлагаемое фазорегулирующее устройство имеет сравнительно малые продольные размеры конструкции (т.е. вдоль оси вращения приводного вала) за счет продольной простоты сопряжения между собой элементов оптоэлектронных трактов в виде эксцентричного осветителя с одной стороны и двух пар фоторезисторов с другой, а та1сже совмещения в световом модуляторе одновременно функций источника света и модулятора. Повышена точность работы устройства за счет исключения ошибок предшественников из-за оптической юстировки оптоэлектронных трактов, так как осветитель фоторезисторов расположен непосредственно перед их светочувствительными площадкам и вблизи, и устранения какого-либо паразитного температурного влияния на фоторезисторы источника света, поскольку электролюмннесцентный осветитель производит холодное свечение. Вместе с тем, электролюминесцeнтнo ry осветителю присупщ механиеская прочность, высокая стабильость и большая надежность работы.

практически неограниченный срок службы, малое потребление электрической мощности при одинаковой с лампами накаливания яркостью и хорошее сопряжение с фоточувствительными элементами как по световому спектру, так и по степени фотоотклика. Формула изобретения

Фазорегулирующее устройство, содержащее привод, цилиндрический корпус, центральный вал, отсчетньш узел состоящий из шкалы на корпусе и itoниусного указателя, световой модулятор в виде диска с эксцентричным профилем, две оптоэлектронные пары, одними элементами которых являются блоки из двух фоторезисторов, блок фоторезисторов первой оптоэлектронной пары размещен неподвижно на корпусе, а блок фоторезисторов второй оптоэлектронной пары раямещеп на поворотном узле, жестко сочлеиным с нониусным указателем отсчетного узла и с осью поворота, совпадающей с осью центрального вала, фоторезисторы включены попарно в активные плечи двух дифференциальных мостоп постоянного тока, выходные диагонали которых соединены с соответствую1Щ ми выходами устройства, причем первого моста - непосредственно, а

второго моста - через переключатель полярности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, эксцентричный профиль светового модулятора вьтолнен в виде электролюминесцентного осветителя, который образует вторые элементы первой и второй оптоэлектронных пар за счет светового сопряжения с блоками их фоторезисторов и имеет слоеную структуру

из поочередно следующих от поверхности модулирующего диска металлического электрода, электролгоминесцонтного слоя, прозрачного электрода и прозрачного изоляционного покрытия, на центральном валу размещены два коллекторных кольца, а на корпусе укреплены две контактирующие с ними токоподводные щетки, при этом металлический и прозрачный электроды

эксцентричного профиля через коллекторные кольца и токоподводные щетки ;параллельно подключены к источнику постоянного напряжения.

115

10

фиг. 2

4

10

/77/;{///// - 2 фие.З