Преобразователь “фаза-напряжение

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(21) 2946712/18;г 01 В 25/Оосуларственньа косссрио ледам изобрети открытий тет ий убликовано 230482. Бюллетень Мо та опубликования описания 23.0432(71) Заявител сесоюзный орд ауч(то-исследо(то в преобразовние, содержащем ель достигается темтеле фаза-напряжепорный и измеритель Изобретение относится к информационнб-измерительной технике иможет быть использовано в различных устройствах для измерния неограниченных угловых перемещений исдвигов фаз двух синусоидальныхколебаний.Известен преобразователь фазанапряжение содержащий формирователиимпульсов, соответствующий моментампрохождения синусоид через нуль суммирующее, и вычитающее устройство,подключенные через диоды ко входуинерционного индикатора (1.Недостаток известного устройстванизкая точность из-за наличия диодов.Наиболее близким по техническойсущности является устройство, содер"жащее формирователи, триггеры, согласующий усилитель, выпрямитель икоммутатор, выполненный на базе поляризованного реле 2,Недостатком этого устройства является низкая точность, обусловленная наличием аналоговых элементов.Цель изобретения - повышение точТрудового Красного Зн ельский институт буровой технйки-" ный 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 ИЛИ и блока управления, содержащего инвертор, переключатель и дополнительный триггер с установочными входами, подключенными к выходам переключателя, а выходами - с соответствующими входами элементов И коммутатора, выход измерительного фдрмирователя соединен с первым и третьим входами переключателя, выход нуль-органа опорного:,Формирователя соединен с вторым, а через инвертор " с четвертым входами переключателя.Прямой выход дополнительного триггера соединен с введенными последовательно включенными дополнительно интегратором и пороговым элементом.На чертеже показана принципиальная электрическая схема преобразователя Фаза-,напряжение.Преобразователь содержит опорный 1 и измерительный 2 формирователи,каждый из которых состоит из нульоргана и одновибратора, триггер 3установочными входами, коммутатор4 выходов триггера, интегратор 5,переключатель б дополнительный триг"гер 7, дополнительный интегратор 8,пороговое устройство (компаратор)9и инвертор 10. Выходы интегратора 5и порогоного устройства 9 являютсясоответственно аналоговым и знаковымвыходами преобразователя. 510 Устройство работает следующим образом.На выходы опорного и измерительного каналовпоступают соответственно опорное и сдвинутое относительно опорного по фазе синусоидальные напряжения. В моменты прохождения пе-.редних фронтов синусоид через нуль. на ныходах обоих каналов формируются короткие импульсы, сдвинутые друг 20 относительно друга на время, пропорциональное измеряемому сдвигу фаз.Эти импульсы подаются на установочные нходы триггера 3, причемна вход Я подается импульс опорного канала, а на вход 2 - измерительного. На прямом выходе триггера 3 формиру" ется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна измеряемому сдвигу фаз 30 Ч,а на инверсном выходе-последовательность импульсов г длительностями,пропорциональными 23 в Ч. Импульсы спрямого или инверсного выхода триггера 3 через коммутатор 4 поступают 35 на вход интегратора 5, Напряжение навыходе интегратора 5 при соответстнующем выборе его постоянной временипропорционально постоянной составляющей последовательности импульсов,40 бО му конъюнктору положительным уровнемопорного сигнала, снимаемого с выхода нуль-органа опорного канала. Приэтом триггер 7 устанавливается в положении 1 и удерживается в этомположении короткими импульсами,сникоторая в сною очередь пропорциональна их средней длительности за промежуток времени, зависящий от постоянной времени интегратора. Таким образом напряжение на Выходе интегра 45 тора 5 связано линейно с измеряемым сдвигом фаз М, либо с величиной 2 Хв 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 н моменты прохождения измеряе мой величины угла сдвига фаэ через О и 5 . При измерении измеряемого угла сдвига фаз в пределах от О до л переключатель б открыт по его верхнемаемыми с выхода измерительного канала и разрешает прохождение на входинтегратора 5 последовательности импульсов с прямого выхода триггера 3через верхний конъюнктор коммутатора4. Длительность этих импульсов, какуказывалось выше, пропорциональнаизмеряемому углу сдвига фаз Ч . Приизмерении Ч в пределах от К до 2 Хпереключатель б открыт по своему ниж"нему конъюнктору нулевым уровнемопорного сигнала, подаваемого черезинвертор 10, и короткие импульсы измерительного канала устанавливаюттриггер 7 н положение О и удерживают его в этом положении, Приэтом сигнал 1 с инверсного выходатриггера 7 разрешает прохождение нанход интегратора 5 по нижнему конъюнктору коммутатора 4 последовательности импульсов с инверсного выходатриггера .3, Длительность этих импульсов пропорциональна величине 27- Ч.Таким образом, длительность импульсовна входе интегратора 5 изменяется приизменении угла Ч с постоянной скоростью в пределах от О до 2 Л . Поскольку напряжение на выходе интегра-тора одинаково для углов Ч и 2 Л- Ч,необходимо дополнительно приписатьэтому напряжению знак(например,+или ф), в эанисимости от того,в какой иэ областей О-Л или ЛЛнаходится измеряемая величина, Этотзнак фактически соответстнует состоянию. триггера 7, который, как указывалось выше, находится в состоянии1 при ОМ( У и в состоянии Опри Л ( Ч ( 1 У . Однако вследствиенеизбежной временной задержки выходного напряжения интегратора 5 относительно измейения длительности импульсов на его входе при работе ндинамическом режиме знак преобразования снимается не с выхода триггера 7, а сигнал с выхода этого триггера предварительно задерживаетсяна некоторое время, зависящее отпостоянной времени интегратора 5, спомощью интегратора 8 и пороговогоустройстна (компаратора) 9, и, знакпреобразования снимается с выходапорогового устройства, являющегося,таким образом, знаковым выходомпреобразователя. Соотнетствукщим выбором постоянной времени интегратора 8 и порога срабатывания Екомпаратора 9 обеспечивается ссгласонание момента перемены знака на еговыходе с изменением напряжения навыходе интегратора 5. Описанная схема задержки перемены знака, включающая н себя инерционное. звено (интегратор 8) позволяет избежать ложноймногократной перемены знака при колебаниях или возврата изменяемой величины в области временной задержкиосновного интегратора.922659 аж 719 1 ИИПИ Заказ 2575/60 Тир Подписное илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна Описанный преобразователь отлича-,ется от известного повышенной точностью преобразования угла сдвига фазв напряжение благодяря устранениюаналоговых преобразующих элементов,что является существенным преимуществом при построении автоматическихизмерителей угловых перемещений иуглов сдвига фаз, а также при использовании преобразователяв качествеэлемента информационно-измерительных 10систем и систем автоматического регулирования,формула изобретения5 1, Преобразователь фаза-напряже" ние, содержащий 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности коммутатор выполнен в виде .двух элементов:И, подключенных к элементу ИЛИ и блЬка управления, содержащего инвертор,переключатель и дополнительный триггер с установочными входами, подключенными к выходам переключателя, авыходами - с соответствующими входами элементов И коммутатора, выход измерительного формирователясоединен с первым и третьим входами переключателя, выход нуль-органаопорного формирователя соединен свторым, а через инвертор - с четвертым входами переключателя.2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что прямойвыход дополнительного тригтера соединен с введенными последовательновключенными дополнительно интегратором и пороговым элементом.Источники информации,принятые во .внимание при экспертизе1. Дворяшин Б.Р., Кузнецов Л,И,Радиотехнические измерения.М.,Советское радио, 1978, с. 135-137.2. Авторское свидетельсов СССРР 162246, кл. 6 01 В 25/00, 1964.