Датчик разности фаз

Сова Советскит Сониалистическил Республиквт. свидетельства Ме висимо 9,71,1971 (Юв 1682758/18-1 6 01 г 25/О Ст 01 г 23/О Заявле с присоед Приорите нием заявки Ме Комитет по деламобретеиий и открытийри Совете МинистровСССР 15.1.1.1973. Бюллетень М 11 21.314.25 (088 публиков опубликования описания 20.1.19 Авторыизобретени ф. нишанов и Л. К, Иван озенблюм,вите ТЧИК РАЗНОСТИ фАЗ устроиствам про энергетических си Изобретениективоаварийной истем,Известны датчики разности фаз, служащие для преобразования угла б в сигнал постоянного тока. Недостатком их является сложность аппаратуры, невысокие точность и быстродействие, отсутствие сброса выходного сигнала (или его запоминание) при пропадании одного из входных напряжений.Предлагаемое устройство не имеет этого недостатка и отличается от известных тем, что в него введен преобразователь частоты в постоянный ток, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов одного из входных сигналов и с одним из входов измерительного триггера, а выход связан с источником зарядного тока.Кроме того, для исключения неправильного показания датчика при исчезновении входных напряжений и исключения влияния величины входных напряжений в предлагаемое устройство введена схема блокировки, в которой вход выпрямителя соединен с выходом формирователя импульсов второго входного сигнала, а выход включен через разделительный диод ко входу измерительного триггера последовательно с источником запирающего напряжения.На фиг, 1 и 2 даны векторы входных напряжений, различных по частоте, на комплекснойплоскости; яа фиг. 3 - упрощенная блок-,схема предлагаемого датчика; на фиг. 4 - егопринципиальная схема.5 Рассмотрим работу датчика разности фазпри входных напряжениях, различных по частоте. Пусть частоты входных сигналов постоянны, но не равны (условие установившегосяасинхронного хода), т. е. векторы указанныхО напряжений представлены на комплекснойплоскости фиг, 1, фпг. 2.Замер разности фаз производится по разности времен перехода векторов через заданноеположение, например точку 1.5 Пусть для момента времени 1,=0 положение векторов соответствует фиг. 1, что является началом замера фазы,Для момента времени 1, (см. фиг. 2), когдавектор а займет положение 1 можно записатьО 6= И 112,Таким образом, угол разности фаз б прп замере должен быть измерен в масштабе частоты того напряжения, вектор которого первымпересекает заданный утровень. Для схемы отз 25 мерения фазы с триггером это означает, чтоугол должен быть измерен в масштабе частоты, напряжение которой подается на тот входтриггера, который определяет начало замераугла. Это положение относится ко всем схемам30 измерителей фаз с триггером, независимо от55 60 Я 3типа схемы, при помощи которой выбираетсямасштаб измерения угла.В предлагаемом устройстве для упрощениясхемы и повышения надежности масштаб измерения фазы изменяется в соответствии с частотой со. Конденсатор памяти заряжаетсяисточником зарядного тока, в котором величина зарядного тока пропорциональна частотеодного из входных сигналов.Датчик разности фаз состоит из формирователей 1 и 2 импульсов; преобразователя 3 частоты; измерительного триггера 4; схемы 5 блокировки; источника б зарядного тока;,ключа 7;конденсатора 8 памяти; согласующего усилителя 9; исполнительного органа 10;Схема работает следующим образом,На входы формирователей 1 и 2 импульсовподают синусоидальные напряжения У, и Уз.На выходах получают полнополярные отрицательные импульсы, которые подаются на входы триггера 4. На его выходе получают прямоугольные импульсы, длительность которыхпропорциональна углу сдвига фаз между входными напряжениями. Выходные импульсытриггера управляют ключом 7, через которыйот источника б заряжается конденсатор 8, Величина заряда конденсатора пропорциональнауглу сдвига фаз, Это напряжение через согласующий усилитель 9 подается на исполнительный орган 10.При изменении частоты входных напряжений на выходе преобразователя 3 вырабатывается сигнал, регулирующий величину токаисточника зарядного тока в соответствии с изменением частоты, Таким образом достигается независимость выходного напряжения датчика от изменения частоты входных напряжений,При исчезновении одного из входных напряжений, схемой 5 блокировки путем запираниясоответствующего входа измерительного триггера выходное напряжение датчика разностифаз устанавливается на нуль.Для независимости работы схем преобразователя 3 и блокировки 5 от уровня входныхнапряжений их входы подключены к выходамформирователей импульсов.Схема разности фаз выполнена двухтактной: когда с одного конденсатора считываетсяинформация, другой заряжается до величины,пропорциональной углу сдвига фаз,Для унификации узлов датчика его схемасобрана на логических элементах типа Логика (Ли Л) за исключением источниказарядного тока, преобразователя и схемы блокировки.Схемы источников,зарядного тока состоятиз транзисторов Т, - Т, диодов Д - Дз, резисторов Р - Рз и конденсаторов С - С.Работа одного из источников тока происходит следующим образом, С приходом импульса от схемы сравнения открываются диод Дзи транзистор Т,. Конденсатор памяти С, черездиод Дз и триод Т, заряжается,С окончаниемимпульса заряд на конденсаторе сохраняется 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 до прихода импульса, формируемого от заднего фронта импульса ключа на разрядную цепь.С приходом последнего триод Т, открываетсяи конденсатор Сз разряжается. Величина зарядного тока устанавливается делителем нарезисторах йи Яд и диодах Дз и Аз, подключенного к стабилизатору напряжения нарезисторе Яо и диоде Д и напряжением, снимаемым с нагрузки преобразователя Рз.Принцип преобразования изменения частоты в сигнал постоянного тока состоит в сравнении двух напряжений, снятых с контуров,параметры которых зависят от частоты, Разность этих напряжений подается на базовуюцепь источника зарядного тока.Преобразователь состоит из трансформатора Тр частотно зависимого контура Др, Сз,частотно независимого контура Я, выпрямительного моста Дн - Д 17 и Ды - Дзь Дзз, Д 25сопротивления нагрузок контуров Я и Яз,нагрузки Яд, конденсатора Сз фильтра выходного контура Лп, СДля исключения зависимости выходного напряжения преобразователя от изменения уровня входных напряжений трансформатор Тр,подключен к выходу формирователя импульсов.Необходимость блокировки вызвана тем, чтопри исчезновении одного из входных напряжений на выходе датчика появляется максимально возможное напряжение, вызванное определенным состоянием измерительного триггераи ключа. Для исключения этого явления навход измерительного триггера схемой запретподается запирающее напряжение. Для исключения зависимости от уровня входных напряжений схема питается от формирователя импульсов.Схема блокировки состоит из трансформатора Трз, вьипрямитедънопо ыоста Дзу - Дзо на,грузки Я,з конденсатора фильтра Сиь разделительного диода Дзз,При наличии на входе напряжения на нагрузке схемы действует напряжение, большезапирающего - диод заперт. С исчезновениемнапряжения на входе диод открывается, и источник запирающего напряжения запирает соответствующий вход триггера, В блокировкевторого входа нет необходимости, так как попринципу действия схемы с исчезновением второго напряжения источника тока запираются,конденсаторы через входное сопротивление согласующего усилителя разряжаются до нуля,Предмет изобретения1. Датчик разности фаз, содержащий формирователи импульсов, измерительный триггер, источник зарядного тока, ключ, конденсатор памяти, согласующий усилитель, отличающийся тем, что, с целью получения выходного сигнала, пропорционального мгновенной разности фаз двух напряжений с различными частотами, в него введен преобразователь частоты в постоянный ток, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов од370544 1 ного из входных сигналов и с одним пз входов измерительного триггера, а выход связан с источником зарядного тока.2. Датчик разности фаз по п, 1, отличаюиийся тем, что, с целью исключения неправильного показания датчика при исчезновении входных напряжений и исключения влияния величины входных напряжений, введена схема блокировки, в которой вход выпрямителя соединен с выходом формирователя импульсов второго входного сигнала, а выход включен 5 через разделительный диод ко входу измерительного триггера последовательно с источником запирающего напряжения.270544 Составитель Л. ПрохороваРедактор Т. Иванова Техред Т, Курилко Корректор Е. Денис ипография, пр, Сапунова, 2 Заказ ОЦНИИПИ 4 Изд.27 Тираж 755 ,омитета по делам изобретений и открытий при Совете Минист Москва, К, Раушская наб., д. 4/5 исное СССР