Фазовый дискриминатор сигналов сквт-датчика

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИСАН РЕТЕН(Л 0 г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 960722, кл. 6 05 В 1/01, 1981,(54) ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР СИГНАЛОВ СКВТ-ДАТЧИКА(57) Изобретение относится к приборостроению. Цель - повышение надежности иобеспечение возможности определениязнака изменения фазы, Дискриминаторимеет компараторы 4 - 6, элементы И-НЕ 7 и8, кольцевые счетчики 9 и 10, преобразователь 11 переменного напряжения в постоянное и инверторы 12 и 13. Сущность 50.1645982 А гав)5 6 08 С 19/38, С 05 В 1/11 Н 03 О 13/00 изобретения заключается в том, что напряжение с синусной и косинусной обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора СКВТ-датчика преобразуется в постоянное напряжение, величина которого определяется углом поворота ротора СКВТ, а полярность меняется на противоположную в момент изменения знака синусной (косинусной) функции угла поворота ротора СКВТ за счет несовпадения фаз соответствующих сигналов СКВТ-датчика и питающего его напряжения, при этом изменение полярности выходного напряжения происходит только после двукратного подтверждения несовпадения фаэ и до следующего изменения фазы сохраняется, что обеспечивает надежную работу устройства, 2 з.п, ф-лы, 3 ил, 1645982Изобретение относится к области приборостроения, конкретно к средствам автоматики и может быть использовано дляввода в вычислитель аналоговой информации при использовании в качестве датчика 5синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), определения знака синусной и косинусной функций взависимости от угла поворота ротора ГКВТи формирования в зависимости от этого двуполярных напряжений,Цель - повышение надежности, обеспечение возможности определения знака изменения фазы,На фиг. 1 представлена функциональная схема фазового дискриминатора сигналов СКВГ-датчика; на фиг. 2 - схемауправляе лого инвертора; на фиг 3 временная диаграмма работы фазово о дискриминатора. 20Фазовый дискриминатор (фи 1) содер;кит входы 1-3, первый, второй и тре-ийкомпараторы 4.6, первый и второи элементы И-НЕ 7, 8, первый и второй кольцевыесчетчики 9, 10, преобразователь 11 переменного напряжения в постоянное (ППП),первый и второй управляемые инвертооы12, 13, выход 14 синусного и выход 15 косинусного напряжений.Управляемый инвертор 12 (13) содержит 30(фиг. 2) первый 16 и второй 17 ключи, алгебраический сумматор содержит четыре р ззистора 18, 19, 20, 21, операцио,ныйусилитель 22.На временной диаграмме (фиг. 3) обозначено а - напряжение на входе СКЕТ; б -напряжение на входе 1 на первом (сину"ном) выходе СКВТ; в - импульсы на выходекомпараторэ 4, г- импульсы на выходе ксмпаратора 6; д - импульсы на выходе злемента И-НЕ 7; е, ж, з - импульсы на первом,втором и третьем выходах первого кольцевого счетчика 9; и - напряжение на выходе14; к - напряжение на выходе 15,45Фазовый дискриминатор работает следущим образом,На выходах СКВТ-датчика формируются и поступают на вход 1 и вход 2 фазовогодискриминатора напряжения 1.) и Ор 5001 = О акс ВП и 1 В 1 Л а,О 2 = Омакс ьи Ы 1 сов се, (1)где а - угол поворота ротора СКВТ;и = 2 л 1 - круговая частота;1 - частота питающего ГКВТ напряжения; 55смаке - максимальное значение амплитуды переменного напряжения нэ выходахСКВТ,Компараторы 4, 5, 6 представляют собой нуль-органы, определяющие моменты перехода напряжений на ик вкодах через нуль.Компаратор 4, соединенныи с первым (синусным) выкодом СКВТ,определяет переход через нуль синусного напряжения, формируя при этом прямоугольные импульсы типа "меандр"см фи 3 а, б, в). При этом скачек фазы происходит при переходе из второго в третий и из четвертог о в первый квадрантыКомпарэтор б,соед ненный с вторым (косинусным) выходом СКВТ,определяет переход через нуль косин;сного напряжения, формируя "меандр" Для компаратора 6 справедливы времен н ые диаграммы фиг. 3, графики э, б, в (только скачек фазы косф.;нусного напряжения происходит при переходе из г,ервого во второй и из третьего в четвертый квадранть,)Компарэтор 5, соединенныи с влодпм 3, определяет переход через нуль питающего СКВТ напряжения, формируя прямоугольные импульсы типа "меэндр" (см. фиг, 3, г).Элементы И-НЕ 7, 8 предназначены для обнаружения совпадения импульсов на выходах соответственно компараторов 4, 6 с импульсами на выходе компарэтора 5, то есть д.;я определения совпадения фаз нг первом и втором ьыходах СКВТ с фазой питающего СКВТ напряжения, При совпадении фазы синусного напряжения с питающим (см. фиг, 3 а, б) импульсы на первом и втором входах первого элемента И-НЕ 7 также совпадают, и нэ его выходе формируется импульс (см фиг. 3 1, графики в, г, д), при несовпадении фаз - импульсы на выходе злемечта И-НЕ 7 отсутствуют (см. фиг,3,2, график д).Для синусного выхода СКВТ фаза выходного напряжения совпадает с фазой входного питающего напряжения в первом и втором квадрантах (см. фиг 3.1, графики а, б) и не совпадает л третьем и четвертом квэдрантал (см, фиг. 3.2, рафики а, б). Аналогично для косинусного напряжения фазы совпадают в первом и че вертом квадрантах и не со.падают во втором и третьем квэдрантэхИмпульсы: выло,ов злементоз И-НЕ 7, 8, соединенных соответственно с й-входами кольцевых счетчиков 9, 10, у анавливают зти счетчики в нулевое состояние, Выход компаратора 4 соединен также с С-входами кольцевых с етчиков 9, 10, по которым в счетчики записывается информация.Кольцевые счетчики 9, 10 имеют три выхода третий выход каждого счетчика соединен с собственным СЕ-входом защелка и соответственно с управляющим входом инверторов 12, 13.Кольцевой счетчик 9 (10) предназначен для фиксации совпадения фаз на выходах компараторов 4 и 5 (6 и 5) (при этом на его выходе фиксируется нулевое состояние) и для фиксации несовпадения фаз на выходах компараторов 4 и 5 (6 и 5) (тогда на его выходе фиксируется "единичное" состояние). Переход кольцевого счетчика из нулевого состояния в единичное (при изменении фазы) происходит после второго подтверждающего импульса на С-входе, что обеспечивает схеме повышенную помехоустойчивость и достоверность фиксации изменения фазы.Управляемый инвертор 12 первым (информационным) входом соединен с синусным выходом преобразователя 11 переменного напряжения в постоянное, а его выход является синусным выходом 14 устройства, Управляемый инвертор 12 предназначен для формирования на выходе 14 двуполярного напряжения в зависимости от фазы синусного напряжения СКВТ относительно питающего напряжения, При совпадении фаз на выходе инвертора 12 формируется положительное напряжение (см, фиг, 3,1, график к), при несовпадении фаз - отрицательное напряжение (см, фиг.3,2, график и),Управляемый инвертор 13 информационным входом соединен с косинусным выходом преобразователя 11, а его выход является косинусным выходом 15 фазового дискриминатора. Его назначение аналогично назначению инвертора 12 (см. фиг. 3, график к).Управляемый инвертор 12 (13) (фиг. 2) может быть выполнен по схеме алгебраического сумматора с управляющим ключом 16 на входе, нормально разомкнутый контакт которого своим первым выводом подключен к информационному входу инвертора, а вторым - к первому суммирующему входу алгебраического сумматора и через резистор 19 к неинвертирующему входу операционного усилителя 22 (ОУ), Нормально замкнутый контакт ключа 17 подключает второй суммирующий вход алгебраического сумматора к общей шине, э через резистор 20 он связан также с неинвертирующим входом ОУ 22, инвертирующий вход ОУ 22 через резистор 18 связан с информационным входом алгебраического сумматора и через резистор 21 с выходом ОУ, являющимся выходом управляемого инвертора,При отсутствии сигнала на управляющем входе инвертора операционный усили 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тель 22 включен в неинвертирующем режи-. ме При подэче единицы на управляющий вход ключей 16 и 17, они переключаются и операционный усилитель 22 включается в инвертирующий режим работы, Управляемый инвертор 12 (13) может быть реализован на микросхеме типа 59 ОКН 4,Преобразователь 11 переменного напряжения в постоянное предназначен для преобразовэния амплитуды синусного и косинусного напряжений на выходах СКВТ 1 в постоянные напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла а поворота скетРэссмотрим работу преобразователя при обработке синусной функции в первом и втором квадрантах (см. фиг. 3.1) и в третьем и четвертом квадрантах(см, фиг, 3.2), Прм повороте ротора СКВТ в пределах первого квадранта (О - 90 ) или второго квадранта (90 - 180") напряжение на первом (синусном) выходе СКВТ совпадает по фазе с напряжением питания на входе 3 (см, фиг.3.1, графики б, а), Эти напряжения поступают на первые входы компараторов 4, 5, которые формируют из положительных полуволн напряжений совпадающие по фазе импульсы (см. фиг. 3.1, графики в, г), поступающие на входы элемента И-НЕ 7, на выходе которого в этом случае формируются импульсы, совпадающие по фазе с напряжением питания (см, фиг. 3,1, график д). Импульсы с выхода компаратора 5 записывают информацию в кольцевые счетчики 9, 10 и одновременно импульсами с выхода элемента И-НЕ 7 сбрасывается счетчик 9, и потенциал на его третьем выходе остается нулевым (см, фиг, 3 1, график з), в результате чего управляемый инвертор 12 оказывается включенным по схеме прямой передачи напряжения со своего первого входа, На этот вход поступает положительное напряжение с первого выхода преобразователя 11, который преобразует переменное синусное напряжение с первого выхода СКВТ в постоянное однополярное напряжение, пропорциональное синусу угла поворота СКВТ,Управляемый инвертор 12 передает это напряжение без изменения знака на выход 14,В третьем и четвертом квадрантах, когда фаза выходного напряжения СКВТ (см. фиг, 3,2, график б) противоположна фазе напряжения питания (см, фиг, 3,2, график а), импульсы, формируемые компараторами 4 и 5, не совпадают (см, фиг. 3.2, графики в, г), на выходе элемента И-НЕ 7 импульсы не формируются, и первый же импульс с выхода компаратора 5 устанавливает на первомкольцевом счетчике 9 нулевой уровень, а на втором его выходе - единичный уровень (см. фиг, 3.2, графики е, ж), а второй входной импульс вызывает появление на третьем выходе положительного потенциала, который поступает на СЕ-вход (защелка) и возникшее состояние счетчика 9 фиксируется (см фиг. 3,2, график э). На второй вход инвертора 12 подается положительный потенциал, и ключи 16 и 17 (фиг, 2) переключаются, образуя инвертирующую схему усилителя 22, Положительный входной сигнал на первом входе инвертора 12 преобразуется в отрицательный на его выходе (см, фиг, 3.2, график и),Аналогично работает часть схемы фазового дискриминатора, обрабатывающая косинусное напряжение на выходе 2 СКВТ, состоящая иэ компаратора 6, элемента ИНЕ 8, кольцевого счетчика 10 и управляемого инвертора 13, Работа этих элементов иллюстрируется временными диаграммами фиг. 3.2, (графики а - е для первого и четвертого квадрантов, когда косинусное напряжение на втором выходе СКВТ совпадает по фазе с напряжением питания, и временными диаграммами фиг, 3.2, (графики а - е) для второго и третьего квадрантов, когда эти напряжения находятся в противофазе, Напряжение на выходе 15 иллюстрируется графиком к фиг. 3.Устройство имеет повышенную помехоустойчивость при определении изменения фазы эа счет фиксации этого не по первому, а по второму импульсу на С-входе кольцевого счетчика, а также за счет циклического подтверждения состояния кольцевого счетчика.Формула изобретения 1. Фазовый дискриминатор сигналов СКВТ-датчика, содержащий последовательно соединенные первые элемент фиксации изменения фазы и инвертор и вторые элемент фиксации изменения фазы и инвертор, а также первый элемент И-НЕ, о т л и ч а ю щ и й 5 10 15 20 25 30 35 40 451645982 фиг оставитель В,Поляковаехред М.Моргентал Корректор А,Осауленко едактор Н,Коля водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,акаэ 1553 Тираж 336 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5