Преобразователь системы координат для прямоугольно-координатного вектормера Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

37 ным. Например, при использовании прямоугольно-координатного вектормера в ка ёствё составной части измерительного устройства, используемого для балансиров ки вращающихся валов, роторов и т.д., где амплитуда измеряемого вектора пропорциональна величине дисбаланса, фаза указывает на его местоположение по углу в плоскости балансировки относительно опорной метки. Цель изобретения - одновременное измерение амплитуды и фазы вектора по двум его составляющим в прямоугольной системе координат, т.е. расширение его функциональньгх возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь системы координат для прямоугольно-координатного векторме- ра, содержащий три триггера, три формирователя импульсов, пять ключей, сумма. тор, первый и второй генераторы входных напряжений, подключенные через первый и второй ключи к входам сумматора, выход которого через третий ключ подсоединен к входу индикатора модуля вектора, а через четвертый ключ - ко входу фильтра нижних частот, выходы первого триггера соединены с входами второго и третьего триггера соответственно, выход второго триггера подключен к управляющему входу первого ключа и к входу первого Генератора пилообразного напряжения, выход второго триггера - к управляющему входу второго ключа, первый выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с входом пятого ключа, второй выход - через первый формирователь импульсов - с управляющим входом третьего ключа и непосредственно - с входами второго и третьего формирователей импульсов, введены два логических элемента И-НЕ, два генератора пилообразного на йрйленйя, генератор иклпульсбё, компаратор, фильтр нижних частот, усилитель по- стрянного тока, индикатор модуля вектора и индикатор фазы, выход первого генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого через усилитель пЪстоянного тока подключен выход фильтра нижних частот, выход усилители постоянного . тока соединен с входом пятого ключа, вы ходом подсоединенного к индикатору фазы Выход третьего ключа соединен с индикатором модуля вектора, выход второго фор мйрователя импульсов Соединен С первым входом первого логического элемента ИНЕ, выход которого соединен с управляю1щим входом третьего ключа, а второй вход - с выходом второго логического элемента И-НЕ, входом подключенного к выходу третьего формирователя импульсов, генератор импульсов соединен с входами первого триггера. На фиг. 1 представлена функциональная схема измерительного устройства; на фиг, 2 эпюры напряжения, поясняющие работу устройства. Преобразователь системы координат содержит генератор 1 импульсов, триггеры 2-4, к,щочи 5 и 6, сумматор 7, первый генератор пилообразного напряжения 8, компаратор 9, второй генератор 10 пилообразного напряжения, формирователи импульсов 11-13, логические элементы 14 и 15 И-НЕ, ключи 16 и 17, фильтр 18 нижних частот, усилитель 19 постоянного тока, индикатор 20 модуля вектора, ключ 21, индикатор 22 фазы, генераторы 23 и 24 входных напряжений. Принцип действия устройства основан на преобразовании входных напряжений Uy и и, пропорциональных составляющим вектора О в йрймоуголыной системе координат в напряжение О, которое содержит напряжение О в виде первой гармонической составляющей с последующим измерением модуля /U( и фазыЦ|-агсЪтгг Устройство работает следующим образом.-. Генератрр 1 импульсов, совместно с триггерами 2-4 формируют две последовательности импульсных напряжений одинаковой частоты и сдвинутых относительно друг-друга по фазе на угол Клю1И 5 и 6 преобразуют постоянные напряжения Uy и в импульсные, причем амплитуда и.знак импульсных напря- жений пропорциональны входным напряжениям, а временные соотнощения повторяют временные соотношения управляющих импульсов с триггеров 3 и 4 {см. фиг. 2). На вь1ходе суммирующего устройства 7 напряжение описывается выражением со , S. -p;-(U cosnujt-tu sinnuDt), где П 1, 3, 5 ...; Ц) - круговая частота следования импульсов. При -i амплитуда составляющей напряжения под знаком суммы представляет собой по что иное как модуль измеряемого векторп / и/ О 5ЛП (U3i-t-4) U)t4-U coscjut, где. U.- lulcosVp, n julsAViv I I Для измерения модуля/(J/ и фазы Ч выходное напряжение формирователя 12 импульсов снова преобразуется ключами 16и 17, так что постоянные составляющие напряжений на выходах этих ключей и и и снова были бы пропорциональны входным напряжениям Uv и U« соответственно. Для этого ключи 16 и 17управляются Импульсными периодичес- кик/)и наложениями сдвинутыми по фазе на угол - и сформированными от импульсов, управляющих ключом 5. Причем для подавления влияния высших гармони- .ческих составляющих, которые имеют мес то на выходе сумматора 7, длительность управляющих импульсов ключей 16 и 17 быть выбрана равной -g- периода. Вводя задержку по фазе Ч между последовательностями управляющих импульсов ключей 5 и 6, 16 и 17 соответственно, можно выбрать такое значение Ч, при котором напряжение О, а J. Где К- коэффициент пропорциональности, тогда 1шпряжение на выходе ключа 17 будет пропорционально модулю измеряемого вектора / (j | препставденного в виде составляющих U и tJ) а угол Ч будет Связан с измеряемым углом Ч со отнощением 4--4 -f - между Ч Постоянный сдвиг на и f может быть учтен при градуировке или скомпенсирован. Управляющие импульсы ключей 16 и 17 формируются с помощью формирователей импульсов 11-13 и логических элементов 14- и 15 И-НЕ из пилообразного напряжения генератора 10 пилообразного напряжения (см. фиг. 2). Задержка импул сов на угол осуществляется с помощью генератора 8 пилообразного напряжения и компаратора 9. Компаратор 9 выра батывает прямоугольные импульсы, длительность которых определяется величино напряжения сравнения с выхода усилителя 19 постоянного тока. Усилитель 19 и фильтр 18 нижних частот замыкают цепь отрицательной обратной связи, посредство оторой момент сравнения двух напряжеий в компараторе 9 выбирается таким, тобы постоянная составляющая напряжеия Ul, на выходе ключа 16 стремилась нулю, а на вь1ходе ключа 17 - к / U Длительность выходных импульсов tT компаратора 9 при этом пропорциональна Ч . Длительность импульсов измеряется по измерению постоянной составляющей выходного напряжения ключа 21 индикатором 22. Напряжение невыходе ключа 21 повторяет напряжение на его входе, но с фиксированной амплитудой Oj. Использование изобретения позволяет , осуществлять преобразование систем координат прямоугольно-координатного вектормера от прямоугольной к полярной. Причем, устройство преобразования вьшолнен- нее в виде отдельного блока в прямоугольно-координатном вектормере позволит представлять результаты измерения как в прямоугольных, так и в полярных системах координат, устраняет операции ручного пересчета и улучшает удобства работы с вектормером. Формула изобретения Преобразователь системы координат для прямоугольно-координатного вектормера, содержащий три триггера, три формирователя импульсов, пять ключей и сумматор, первый и второй генераторы входных напржжений, подключенные через первый и второй ключи к Екодам сумматора, выход которого через третий ключ подсоединен к входу индикатора модуля вектора, а через четвертый ключ- к входу фильтра нижних частот, выходы первого триггера Соединены с входами второго и третьего триггеров Соответственно, выход второго триггера подключен к управляющему вхо- ду первого ключа и к входу первого генератора пилообразного напряжения, выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с входом пятого ключа, второй выход - через первый формирователь импульсов - с управляющим входом третьего ключа и непосредственно - с входами второго и третьего формирователей импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два логических элемента И-ЛЕ, два генератора пилообразного напряжения, генератор импульсов, компаратор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, индикатор модуля вектора и индикатор фазьь выход первого генератора пилообразного напряжв ния соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого через усилитель постоянного тока подключен выход

фильтра нижних частот, выход усилителя постоянного тока соединен с входом пятого ключа, выходом подсоединенного к индикатору фазы, выход третьего ключа соединен с индикатором модуля вектора, вы- ход второго формирователя импульсов сое- динен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, выход которого соедИ

1ен с управляющим входом четвертого (слюча, а второй вход - с выходом второго логического элемента И-НЕ, входом подключенного к выходу третьего формирователя импульсов, генератор импульсо соединен с входами первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 256859, кл,G 01 R 27/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 4562.31, кло G 01 R 27/ОО, 1975,

иг.1

,Л1ПЛ 11 П

а