Фазорегулирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК G01R25/04 

(54) ФАЗОРЕГУЛИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области электроизмерительной техники, предна значено для получения двух гармониче ских электрических сигналов с регули ipyetvDhJM значением угла сдвига фаз Меж ду ними и может быть использовано, например, при калибровке низкочастот ных фазометров и аппаратуры гармонического анализа, в частности для нестационарных аэродинамических исследований методом вынуходенных колебаний , Известно фазорегулирующее устройство содержащее фотоэлектрические татчики, мосты, электрический привод и отсчетное устройство. Недостатком известного устройства является низка точность установки сдвига фаз, Известно фазорегулирующее устройство, которое содержит привод, цилин дрический корпус, центральный вал,от счетное устройство, срстоящее из шка лы на корпусе и нониусного указателя, световой модулятор в виде прозрачного диска со светонепроницаемым эксцентричным профилем, расположенный между элементами двух оптоэлектронных пар, каждая из которых включа ет осветитель с линейным конденсатором и блок из двух фоторезисторов, при этом элементы первой оптоэлектронной пары размещены неподвижно на корпусе,; .фоторезисторы включены попарно в активные плечи двух дифференциальных мостов постоянного тока, а выходная диагональ первого моста соединена с выходом устройства. Кроме того, в нем элементы второй оптоэлектронной пары размещены на поворотном узл, жестко сочлененном с нониусным указателем отсчетного устройства и с осью поворота, совпадающей с осью центрального вала, причем выходная диагональ второго моста, имеющего фоторезисторы этой оптоэлектронной пары, соединена с выходом устройства через дополнительно введенный переключатель полярности. Недостатком устройства I являются сравнительно большие габариты устройства, главным образом, поперечные,определяемые оптимальным снижением нелинейных погрешностей генерируемых гармонических сигналов, и сложность его конструкции, так как подвижный узел задания угла фазового сдвига и элементы отсчетного устройства имеют круговое исполнение, а из-за имеющих место механических люфтов трудно выдержать стабильным их динами е.скре

взаимодействие. Сравнительно слбжно, кроме того, выполнение светового модулятора - основного рабочего элемента устройства, который для обеспечения хорошей светопропускаемости должен иметь малую толщину, а это приводит к увеличению негативных воздействий на его геометрическое постоянство температурных режимов. Все эти факторы вносят погрешности,снижающие точность воспроизведения двух гармонических электрических сигналов и регулирования угла сдвига фаз между ними. .

Целью настоящего изобретения является повышение точности и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в фазорегулирующем устройстве, содержащем светонепроницаемый корпус, блок отсчега, состоящий из равномерной шкалы на.корпусе и нониусного указателя, электропривод, соединенный через регулируемый резистор с источником напряжения и механически связанный с эксцентриковым световым модулятором, расположенным между элементами двух оптоэлектронных пар, каждая из которых включает с одной стороны блок из двух фоторезисторов, а с другой - осветитель с конденсором, при этом элементы первой оптоэлектронной пары размещены неподвижно на корпусе в каждом из блоков фоторезисторов последние соединены в смежные плечи двух дифференциальных мостов постоянного тока, два других смежных плеча в которых образуют резисторы, одна из диагоналей кахсдого из мостов соединена с источником напряжения, а другая соединена с выходом устройства, причем первого - непосредственно, а второго - через переключатель полярности, элементы второй оптроэлектронной пары размещены на каретке,жестко сочлененной с нониусным указателем блока отсчета и имеющей возможность перемещаться относительно корпуса в продольном направлении,с которым совпадает ось вращения эксцентрикового светового модулятора в виде цилиндра с центральной осью, причём световые тракты оптоэлектронных пар перпендикулярны оси вращения модулятора.

На фиг. 1 изображен схематически внешний вид фазорегулирующего устройства ; на фиг, 2 - его электрическая схема на фиг. 3 - вид эксцентрикового светового модулятора и расположение относительно него элементов оптоэлектронных пар, а также блока отсчета.

Фазорегулируквдее устройство из оптико-механической и эле йггЗичёсйсой частей.

бптико-механ ческ я часть (фиг.1 сЬд1ё рж йт электропривод 1, светонеПроницаемый корпус 2, блок отсчета, состоящий из прямой шкалы 3 на корпусе и нониусного указателя 4, эксцентриковый световой модулятор 5, первая и вторая оптроэлектронные па- ры, содержащие первый и второй осве- тительные узлы 6 и 7, первый и втсэ-. рой блоки из двух фоторезисторов 8 и 9 и каретку 10.

Электрическая часть (фиг.2)обраг зована первым и вторым мостами постоянного тока 11 и 12 с фоторезисторами в двух смезтгных плечах 13,14,15 и 16, первым и вторым резисторами 17, 18, 19 и 20 в..других плечах. Выходные диагонали мостов соединены с выходом фазорегулирующего устройства панелью 21 непосредственно и через переключатель полярности 22. Источник постоянного напряхсения 23 через регулируемый резистор 24 соединен с

0 электроприводом.

Эксцентриковый световой модулятор 5 (фиг.3,а,б,в) представляет собой. :;илиндр из непрозрачного материала

5 (например, из эбонита).имеющий на участке размещения элементов 6 и 8 первой оптоэлектронной пары вид линейного эксцентрика, а на участке, вдоль которого перемещается каретка

Q 10 с элементами 7 и 9 второй оптоэлектронной пары, вид сопрягаемой с ним части кругового (в плане}эксцентрика, центральная ось которого представляет i собой половину периода гар, монической (например, синусоидальнойsintut) функции основной гармоники, построенной в цилиндрической системе координат.

Работает фазорегулирующее устрой-., ство следующим образом.

0 Посредством электропривода 1, с регулировочным реостатом 24 в цепи питания эксцентриковому световому модулятору 5 сообщается равномерное вращение с требуемой угловой скоростью uJ , который изменяет ио синусоидальному закону световые потоки,nctдающие .от осветительных узлов 6 и 7 на светочувствительные площадки фоторезисторов ф,-ф в блоках 8 и 9,

л причем дифференциально у фоторезисторов каждого блока. Это приводит к соответствующему изменению сопротивлений фоторезисторов, которые включены в активные плечи одинарных(четырехплечных) мостов постоянного тока 11

и 12, На высокоомных выходах мостов

получаем сигналы, пропорциональные . функции изменения сопротивлений активных плеч. В частнорти, когда световой тракт между элементами 7 и 9

о второй оптоэлектронной пары находится, на границе перехода между линейнь1м и нелинейным, участками цилиндрического эксцентрикового светового модулятора, электрические сигналы на выходах мостов 11 и 12 синфазны, и угол

сдвига фаз между ними равен нулю (9 0) т.е.

и (t)U,j( t)sin ы t

Установка требуемого угла фазового сдвига Ф мехсду этими электриче.скими сигналами осуществляется перемещением каретки 10 с элементами второй оптоэлектронной пары вдоль продольного направления корпуса.2. Отсчет угла ведется с высокой степенью точности посредством нониусного указателя 4 по шкале 3. Тогда снимаемые с выхода фаэорегулирующего устройства гармонические сигналы пропорциональны

U(t)sin(jjt; Uji (t)s in (ojt +«),

причем при O pilSO выходы мостов 11 и 12 подключаются согласно (пepeключатель полярности 14 находится в положении Т), а при 180® S 360°.встречно (переключатель полярности 14 переводится в положение II) .

Идентичност.ч элементов мостов 11 и 12 упрощает, их начальную балансировку, а также юстировку световых трактор оптоэлектронных пар. Это исключает погрешность при больших UJ / из-за инерционности фоторезисторов частотный диапазон работы фазорегулирующего устройства находится от нуля до тысячи герц. Масса эксцентрикового светового модулятора 5 достаточно мала и в силу этого может применяться маломощный электропривод 1.

Таким образом, фазорегулирующее устройство отличается малой могрешностью в динамике воспроизведения угла фазового сдвига в пределах 0-360° между аналогичными электрическими гармоническими сигналами за счет перемещения подвижного элемента (каретки 10) вдоль линейной шкалы, имеющей градуировку, отвечающую половине периода гармонической функции в цилиндрических координатах.

Формула изобретения

Фазорегулирующее устройство,содержащее светонепроницаемый корпус, блок отсчета, состоящий из равномерной шкалы на корпусе и нониусного указателя, электропривод, соединенный через регулируемый резистор с источником напряжения и механически связанный с эксцентриковым световым модулятором, расположенным между элементами первой и второй оптоэле5 ктронных пар, каждая из которых включает с одной стороны блок из двух фоторезисторов, а с другой - осветитель с Конденсором, при этом элементы первой оптоэлектронной пары

Q размещены неподвижно на корпусе, в каждом из блоков фоторезисторов последние соединены в смежные плечи двух дифференциальных мостов постоянного тока, два других смежных плеча в которых образуют резисторы, од5на из диагоналей каждого из мостов соединена с источником напряжения, а другая соединена с выходом устройства, причем первого - непосредственно с панелью, а второго - через

0 переключатель полярности, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности и упрощения конструкции, элементы второй оптоэлектронной пары размещены на каретке,

5 жестко сочлененной с нониусным указателем блока отсчета и имеющей возможность перемещаться относительно корпуса в продольном направлении,с которым совпадает ось вращения эксцентрикового светового модулятора в виде цилиндра с центральной осью, причем световые тракты оптоэлектронных пар перпендикулярны оси вращения модулятс5ра.