УСТРОЯСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОШИБКИ ФАЗОВРАЩАТЕЛЯ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/10 

Г

Устройство относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для автоматического определения фазовой ошибки двухполюсных фазовращителей.

Известны устройства, позволяющие измерять фазовую ошибку двухполюсных фазовращателей. Одни из них строятся иа основе оптических угломерных устройств и не позволяют автоматизировать испытания. Другие основаны на компенсационном методе, который предполагает автоматизацию измерений, но не обеспечивает достаточную точность при высокой частоте напряжения питания фазовращателя. Более того, известные устройства во многих случаях не обеспечивают необходимой точности измерения ошибки средиечастотных фазовращателей, погрешность которых оценивается одной и меиее угловых минут. Существуют также измерительные устройства, построенные на дискретных электронных элементах и позволяющие вести испытания автоматически .Однако они не позволяют получать необходимую точность измерения при частоте напряжения фазовра1цателя, большей 5-10 кгц.

Предлагаемое устройство отличается от известных использованием следящей системы установки заданных угловых координат испытываемого фазовращателя и структурой электронной схемы.

Целью изобретения является повышение скорости и упрощение определения ошибок фазовращателя. Изобретение позвол ет устранить указанные недостатки и автоматически вести измерения фазовой ошибки с высокой точностью в широком диапазоне частот питающих напряжений, например при частоте в 100 кгц и более. Устройство не содержит механических узлов, требующих специального изготовления, а его электрическая схема строится на серийных элементах, в основном, дискретного действия.

Иа чертеже представлена функциональная схема устройства.

На валу испытываемого фазовраш,ателя / жестко крепи1тя ротор многополюсной электромеха-нической шкалы 2, обладающей электрической редукцией, например, равной 36. Вал фазовращателя через редуктор 3 соедипен с валом двигателя 4, обмотка управления 5 которого соединена через замыкающийся контакт 6 реле 7 с источником переменного напряжения 8 и через размыкающийся коитакт 9 - с выходом усилителя 10.

Вход усилителя подключен к электрическому выходу шкалы 2, к которому также подключен нуль-орган //. Выход нуль-органа 11 через дифференцирующую цепь 12 подключен ко входу ждущего мультивибратора 13, выход

которого через другую дифференцируюп1у1()

цепь 14 подключен к первому входу триггера 15, первый выход которого соединен со входом схемы .

К первичной цепи фазавращателя У подключен нуль-орган 17, выход которого подключен к первому входу триггера 18, у которого первый выход подан на вход схемы «И 19. Вход другого нуль-органа 20 подключен к выходной цепи фазовоашатёля, а его выход соединен со входом схемы «И 21 и со вторым входом триггера 18. Второй выход триггера 13 подай на вход схемы «И 1, выход которой подключен к первому входу триггера 22. Первый выход триггера 22 соединен со входами схем «И 23, 21 и через дифференцирующую цепь 24 - со входами схем «И 25.

Второй .вход схемы «И 2 подключен к генератору импульсов стабильной частоты 2S, а выход - -ко второму входу схемы «И 19. Выход последней подключен к счетному входу счетчика 27, выходы разрядов которого подключены к первым входам схем «И 28.

Выход схемы «И 21 соединен со счетным входом счетчиКа 29, выход которого подключен ко вторым входам триггеров /5 и 22; через схему задержки 30 - ко вторым .входам схем «И 28, и ко входу ждущего мультивибратора 31, к выходу которого подключена обмотка реле 7; через схему задержки 32 - к первым входам схем «И 33, через схему задержки 34 - ко входу устадовки счетчика 27 и к первым входам схем «И 35.

Вторые входы схем «И 25 подключены к выходам разрядов регистра 36, а выходы - ко входам сумматора 37, выходы которого соединены со вторыми входами схем «И 33. Выходы схем «И 28 к 33 подключены ко входам сумматора 38, выходы которого присоединены ко вторым входам схем «И 35.

Перед началом измерения совмещают угловую координату ротора фазовращателя /, соответствующую нулевому сдвигу фаз в первичной и во вторичной его цепях, с нулевым положением высокоточной многополюсной щкалы 2, при котором ее выходной сигнал минимален. В этом положении подвижная часть шкалы 2 фиксируется на валу фазовращателя. Фазовращатель вручную поворочивают на некоторый угол, соответствующий увеличение разности фаз первичного и вторичного напря-, жений, и подают напряжение на электронную схему (цепи коммутации на чертеже не приведены) . С этого момента устройство работает автоматически.

Поскольку положение шакалы 2 отлично от нулевого, ее выходной сигнал через .усилитель 10 и размыкающийся контакт 9 подается Hti управляющую обмотку 5 двигателя 4, который посредством редуктора 3 поворачивает подвил ную часть шкалы 2 и соответственно ротор фазовращателя до такого положения, пока выходной сигнал не будет практически равен нулю. Это соответствует первой дискретной углопой координате, в которой определяется фазовая ошибка.

В момент появления нулевого сигнала на выходе щкалы 2 срабатывает нуль-орган //, который через Д1 фференцирующую цепь 12 запускает ждущий мультивибратор 13 с длительностью выходного импульса, достаточной для завершения переходных процессов в следящей системе. По истечении этого времени сигналом с дифференцирующей цепи М триггер 15 устанавливается в такое положение, при котором подается разрешающий потенциал на первый вход схемы «И Ж

Нуль-орган 20 срабатывает всякий раз, когда сигнал во вторичной цепи фазовращателя достигает нулевого значения. После срабатывания триггера 15 первое же срабатывание нуль-органа 20 приводит к пе{ ключению триггера 22 в такое положение, когда его выходной разрешающий потенциал подается на входы схем «И , 21 и после дифференцирования - на входы схем «И i25. Начиная с этого момента, импульсы генератора 26 поступают на вход схемы «И ,/i9 и начинается непосредственное измерение фазовой ошибки фазовращателя в заданной угловой .координате.

Теперь при каждом срабатывании нуль-органа 17 триггер 18 занимает такое положение, при котором схема «И 19 пропускает импульсы генератора стабильной частоты 26 на вход счетчика 27. При каждом срабатывании пульоргаНа .2 триггер/5 возвращается в исходное состояние, в результате чего схема «И 19 перестает пропускать импульсы на вход счетчика 27. Таким образом, в счетчике 27 будет суммироваться числоимпульсов, соответствующее каждому измерению сдвига фазы выходного напряжения фазовращателя в данной угловой координате его ротора.

Поскольку триггер с момента его -послед-него переключения не изменил своего состояния, при каждом срабатывании нуль-органа 20 с выхода схемы «И 21 поступает импульс на счетный вход счетчика 29. Таким образом, в счетчике 29 подсчитывается число периодов напряжения фазовращателя, в течение которых происходит измерение сдвига фаз фазовращателя. Счетчик 29 формирует выходной сигнал при достижении некоторого наперед заданного числа, определяемого частотой напряжения фазовращателя и желаемой точностью измерения фазовой ошибки. Расчеты показывают, что ориентировочно оно составляет тысячи или десятки тысяч. Появление выходного сигнала на счетчике 29 означает окончание измерений сдвига .фаз в заданной yi-ловой координате.

Этот сигнал перебрасывает триггеры 15 и 22 в противоположные состояния и с некоторой задержкой 30 посредством схем «И 28 осуществляет параллельный перенос числа из счетчика 27 в сумматор 3S. В сумматоре 38 формируется двоичный код, соответствующий суммарному значению реальных сдвигов фазы выходного напрял ения фазовращателя.

Эталонный .код, соответствующий расчетному для данной угловой координаты (1) 5 сдвигу, формируется в сумматоре 37 путем параллельного переноса кода регистра 36, ко торый постоянйо хранится в последнем. Пере нос кода происходит при срабатываииИ схем «И 25 по сигналу с триггера через дифференцирующую цепь 24. Параллельный перенос расчетного кода из сумматора 37 в сумматор 38 происходит по сигналу, поступающему со счетчика 29 с дополнительной задержкой 32, исключающей одновременый перенос эталонного и реального кодов в сумматор 35. Приведем некоторые соображения о выборе реального и эталонного кодов. Разрядность эталонного кода должна соответствовать заданной разрешающей способности устройства. Так при Необходимости иметь разрешающую способность в 2 угловые минуты он должен содержать 13 информационых разрядов. Реальный код должен соответствовать по весу эталонному коду, т. е. должен содержать также }3 разрядов. Если предположить, что частота заполняющих импульсов 2 Мгц, а частота наПряжеЕ)ия фазовращателя 30 кгц ( мксек), то максимальное число импульсов заполпенни составляет 66, т.е. приблизительно2. Отсюда для получеиия Ю-разрядного кода необходимо иметь еще 7 двоичных разрядов, а при условии, что за счет осреднения измерений ,на счетчике 27 точность возрастает в п раз, общее число дополнительных разрядов составляет (2) 2 2. Таким образом, реальный КОД состоит из двадцати двоичных разрядов, однако в сравнении с эталонным кодом должны участвовать лишь 13 старших его разрядов. Применительно к приведенным цифрам счетчик -29 должен содержать 14 двоичных разрядов. Отсюда время формирования реального кода при каждом фиксированном значении угла составляет примерно 0,65 сек. Увел1ИЧИвая это время или повышая частоту заполняющих импульсов, можно увеличить точность измерения. В сумматоре 38 происходит сравнение реального и эталонного кодов, а результат в виде их разности является фазовой ошибкой фазовращателя в данной угловой точке и представляется на выходах схем «И 35. По сигналу с выхода счетчика 29 с учетом схемы задержки 30 Ждущий мультивибратор 31 включает на расчетное время реле 7. В течение этого времени через замкнутый контакт 6 подается переменное напряжение на управляющую обмотку 5 двигателя 4. Двигатель поворачивает вал испытываемого фазовращателя в направлении следующей фиксированной точки. Окончательная установка фазовращателя в этой точке происходит за счет сигнала с усилителя 10 через контакт 9, который замыкается при обесточивании обмотки реле 7. Описанный процесс повторяется при установке вала фазовращателя в каждой заданной дискретной угловой координате. При переходе на каждую новую угловую координату увеличивается на одинаковую ве40личину эталонный код в сумматоре 37 за счет прибавления к предыдущему расчетному коду кода регистра 86 Взаключении отметим, что точность устройства понизится, если частоты напряжения фазовращателя и генератора 26 будут кратны друг другу. Однако этого легко избежать, применяя автономные первичные генераторы. Предмет изобретения Устройство для определения ошибки фазовращателя, содержащее двигатель с обмоткой управления, редуктор, нуль-органы, усилитель, триггеры J генератор импульсов, счетчики, сумматоры, дифференцирующие цепи, схемы задержки, схемы «И, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости и упрощения определения ошибок фазовращателя, в устройство введены многополюсная шкала, реле, ждущие мультивибраторы и регистр, причем вал испытываемого фазовращателя жестко соединен с многополюсиой шкалой и через редуктор - с двигателем, управляющая обмотка которого через замыкающийся контакт реле подключена к источнику переменного напряжения и через размыкающийся контакт реле - к выходу усилителя, вход которого подключен к выходу многополюсной шкалы и входу первого нуль-органа, у которого выход через первую дифференцирующую цепь подключен ко входу первого ждущего мультивибратора, выход которого через вторую дифференцирующую цепь соединен с первым входом триггера, соединенного первым выходом с первым входом первой схемы «И, второй вход которой подключен ко второму выходу второго триггера, у которого первый вход соединен с выходом второго нуль-органа, иодк-тюченпого к порвично цепи фазовращателя, а второйу вход - с выходом третьего нуль-органа, подключенного ко вторичной цепи фазовращателя, выход первой схемы «И соединен с первым входом третьего триггера, первый выход которого подключен к первым входам второй и третьей схем «И и через третью дифференцирующую цепь - к первым входам четвертых схол «И, второй вход второй схемы «И подключен к генератору импульсов, а выход - к первому входу пятой схемы «П, второй вход которой сЪединеп с первым выходом второго триггера, а выход - со с-четпым входом первого счетчика, выходы разрядов которого подключены к первым входам шестых схем «И, второй иход третьей схемы «И соединен с выходом третьего нуль-органа, а выход - со счетным входом второго счетчика, вторые входы четвертых схем «И подключены к выходам разрядов регистра, а выходы - ко входам первого сумматора, выходы которого соединены с первыми входами седьмых схем «И, выход второю счетчика подключен ко вторым входам первого и третьего триггеров, через первую схему задержки - ко вторым входам шестых

схем «И, iKO входу второго ждущего мультивибратора, к выходу которого подключена обмотка реле, через вторую схему задержки - ко вторым входам седьмых схем «И и через третью схему задержки - ко входу установки

первого счетчика и ко вторым входам восьмых схем «И, выходы шестых : и седьмых схем «И подключены ко входам второго сумматора, выходыкоторого соединены с первыми входами восьмых схем «И.