Преобразователь "фаза-напряжение Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к информационнс -измерительной технике и может быть использовано в различных устройствах для измерния неограниченных угловых перемещений и сдвигов фаз двух синусоидальных колебаний.

Известен преобразователь фазанапряжение содержащий формирователи импульсов, соответствующий моментам прохождения синусоид через нуль суммирующее, и вычитающее устройство, подключенные через диоды ко входу инерционного индикатора 1.

Недостаток известного устройства низкая точность из-за наличия диодов.

Наиболее близким по технической сущйости является устройство, содержащее формирователи, триггеры, согласующий усилитель, выпрямитель и коммутатор, выполненный на базе по ляризованного реле 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность, обусловленная наличием аналоговых элементов.Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе фаза-напряжение , содержащем опорный и измерительный формирователи, каждый из которых состоит из последовательно включенных нуль-органа и одновибратора,триггер с установочными входами, соединенными с выходами опорного и измерительного формирователей, а выходами через коммутатор с интегратором, коммутатор выполнен в виде двух элементов И, подключенных к элементу

10 ИЛИ и блока управления, содержащего инвертор, переключатель и дополнительный триггер с установочньвли входами, подключенными к в.ыходам переключателя, а выходами - с соответ15ствующими входами элементов И коммутатора, выход измерительного фЬрмирователя соединен с первым и третьим входами переключателя, выход нуль-органа опорного : формирователя

20 соединен с вторым, а через инвертор с четвертым входами переключателя.

Прямой выход дополнительного триггера соединен с введенными последовательно включенными дополнительным 25 интегратором и пороговым элементом.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема преобразователя фаэатнапряжение.

Преобразователь содержит опорный

30 1 и измерительный 2 формирователи. каждый из которых состоит из нульоргана и одновибратора, триггер 3 С установочными входами, коммутатор 4выходов триггера, интегратор 5, переключатель 6 дополнительный триггер 7, дополнительный интегратор 8, пороговое устройство (компаратор)9 и инвертор 10. Выходы интегратора 5 и порогового устройства 9 являются соответственно аналоговым и знаковым выходами преобразователя. Устройство работает следующим об разом. На выходы опорного и измерительного каналов-.поступают соответственно опорное и сдвинутое относительно опорного по фазе синусоидальные напряжения. В моменты прохождения передних фронтов синусоид через нуль. на выходах обоих каналов формируются короткие импульсы, сдвинутые дру относительно друга на время,, пропор циональное измеряемому сдвигу фаз. Эти импульсы подаются на установочные входы триггера 3, причем на вход S подается импульс опорного канала, а на вход R - измерительного. На прямом выходе триггера 3 формируется последовательность прямоугольны импульсов, длительность которых пропорциональна измеряемому сдвигу фаз Я ,а. на инверсном Еыходе-последовательность импульсов : длительностями, пропорциональными 2Ji-i|. Импульсы с прямого или инверсного выхода триггера 3 через коммутатор 4 поступают на вход интегратора 5. Напряжение на выходе интегратора 5 при соответству ющем выборе его постоянной времени пропорционально постоянной составляющей последовательности импульсов, которая в свою очередь пропорциональ на ИХ средней длительности за промежуток времени, зависящий от постоянной времени ,интегратора. Таким образом, напряжение на выходе интегратора 5- связано линейно с измеряемым сдвигом фаз f, либо с величиной 2JV, в зависимости, от- состояния коммутатора 4 выходов триггера 3. Время усреднения измеряемой величины можно регулировать в широких пределах выбором постоянной времени интеграто ра. Для устранения скачкообразного изменения сигнала на входе интегратора 5 выходы триггера 3 коммутируются в моменты прохождения измеряемой величины угла сдвига фаз через О и . При измерении измеряемого угла сдвига фаз в пределах от О до JT перек.лючатель 6 открыт по его верхне му конъюнктору положительным уровнем опорного сигнала, снимаемого с выхода нуль-органа опорного канала. При этом триггер 7 устанавливается в положении 1 и удерживается в это положении короткими импульсами сиимаемыми с выхода измерительного канала и разрешает прохождение на вход интегратора 5 последовательности импульсов с прямого выхода триггера 3 через верхний конъюнктор коммутатора 4. Длительность этих импульсов, как указывалось выше, пропорциональна- измеряемому углу сдвига фаз Ч . При измерении в пределах от JF до 2 J переключатель 6 открыт по своему нижнему конъюнктору нулевым уровнем опорного сигнала, подаваемого через инвертор 10, и короткие импульсы измерительного канала устанавливают триггер 7 Вположение О и удерживают его в этом положении. При этом сигнал с инверсного выхода триггера 7 разрешает прохождение на вход интегратора 5 по нижнему конъюнктору коммутатора 4 последовательности импульсов с инверсного выхода триггера.3, Длительность этих импульсов пропорциональна величине 2J-ч. Таким образом, длительность импульсов на входе интегратора 5 изменяется при изменении угла Ч с постоянной скоростью в пределах от О до 2J. Поскольку напряжение на выходе интегратора одинаково для углов f и 2Jf-4f необходимо дополнительно приписать этому напряжению знак (например, + в зависимости от того. в какой из областей О-J или i-2T находится измеряемая величина.Этот знак фактически соответствует состоянию, триггера. 7, который, как указывалось выше, находится в состоянии при ив состоянии О при 1 Ц 1J . Однако вс.педствие неизбежной временной задержки выходного напряжения интегратора 5 относительно изменения длительности импульсов на его входе при работе в динамическом режиме знак преобразования снимается не с выхода триггера 7, а сигнал с выхода этого триггера предварительно задерживается на некоторое время, зависящее от постоянной времени интегратора 5, с помощью интегратора 8 и порогового устройства (компаратора) 9, и, знак преобразования снимается с выхода порогового устройства, являющегося, таким образом, знаковым выходом преобразователя. Соответствующим выбором постоянной времени интегратора 8 и порога срабатывания Е- компаратора 9 обеспечивается ссгласование момента перемены знака на его выходе с изменением напряжения на выходе интегратора 5. Описанная схема задержки перемены знака , включающая в себя инерционное, звено (интегратор 8) позволяет избежать ложной многократной перемены знака при колебаниях или возврата изменяемой величины в области временной задержки основного интегратора. Описанный преобразователь отличается от известного повышенной точнос тью преобразования угла сдвига фаз в напряжение благодяря устранению аналоговых преобразующих элементов, что является существенным преимущест вом при построении автоматических измерителей угловых перемещений и углов сдвига фаз, а такжб при исполь зовании преобразователяв качестве элемента информационно-измерительных систем и систем автоматического регулирования . Формула изобретения 1. Преобразователь фаза-напряжение, содержащий опорный и измеритель ный формирователи, каждый из которых состоит из последовательно включенных нуль-органа и одновибратора, триггер с установочными входами, сое диненными с выходами опорного и измерительного формирователей, а выходами через коммутатор с интегратором отличающийся тем, что, с целью повышения точности коммута /Г тор выполнен в виде .двух элементов И, подключенных к элементу ИЛИ и бл|эка управления, содержащего инвертор, переключатель и дополнительный триггер с установочными входами, подключенньми к выходам переключателя, а выходами - с соответствукядими входами элементов И коммутатора, выход измерительного формирователя соединен с первым и третьим входами переключателя, выход нуль-органа опорного формирователя соединен с вторым, а через инвертор - с четвертым входами переключателя. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что прямой выход дополнительного триггера соединен с введенными последовательно включенными дополнительным интегратором и пороговым элементом. Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе 1.Дворяшин Б.В., Кузнецов Л.И. Радиотехнические измерения.М.,Советское радио , 1978, с. 135-137. 2.Авторское свидетельсов СССР 162246, кл. G 01 R 25/00, 1964.