Многоканальный измерительный стрелочный прибор

 

Изобретение предназначено для измерения величины постоянных токов и напряжений. Цель - повышение точности измерений за счет использования высокоточного преобразователя угла поворота стрелки, а также двигателя, схема управления которым имеет режим торможения. Для достижения цели в многоканальный измерительный стрелочный прибор введены счетчик 2, формирователь 3 тактовых импульсов, цифроаналоговый преобразователь 4 и формирователь 5 трехфазного синусоидального сигнала, в каждый измерительный канал введены компаратор 8, резисторы 14-1, 14-2 и оптопары 13-1 13-2. Кроме того, имеются генератор 1 в каждом из N каналов, датчик положения стрелки в виде сельсина 6, реверсивный двигатель 7, преобразователь выходного сигнала датчика положения стрелки, преобразователь 10 входного сигнала, блок 12 определения направления вращения двигателя, электрическая схема которого дана в описании изобретения, ключи 15-1, 15-2 переменного тока, выполненные в виде диодного моста, управляющий транзистор 16. Соотношение между точностью отслеживания и устойчивостью системы регулируется длительностью импульса задержки на выходе ждущего мультивибратора 27. При уменьшении длительности импульса точность отслеживания возрастает за счет уменьшения зоны нечувствительности, но при достижении определенной длительности система теряет устойчивость и переходит в автоколебательный режим. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИ)(СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (б1) 4 С 01 R 19/00

8 .g 1 1

f мп.-л

EFihil".>U I L. i Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ фие-7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309368/24-21 (22) 02.07,87 (46) 30.08.89, Бюл. У 32 (71) Специальное конструкторское бюро средств автоматизации Производственного объединения Геофизприбор" (72) С.Я.Зевелев, И.M,Êoëÿäæèí и Я,Н,Николайчук (53) 621,317,7(088,8) (56) Потенциометр показывающий КП 140.

Техническое описание, Прибор измерительный показывающий

ДГК2,899.002 комплекса СКУБ ТУ25-1613.

005-84. Техническое описание. (54) МНОГОКАНАЛЬНЬЙ ИЗ11ЕРИТЕЛЬНЬЙ

СТРЕЛОЧНЬЙ ПРИБОР (57) Изобретение предназначено для измерения величины постоянных то2 ков и напряжений. Цель — повышение точности измерений за счет использования высокоточного преобразователя угла поворота стрелки, а также двигателя, схема управления которым имеет режим торможения. Для достижения цели в многоканальный измерительный стрелочный прибор введены счетчик 2, формирователь 3 тактовых импульсов, цифроаналоговый преобразователь 4 и формирователь 5 трехфазного синусоидального сигнала, в каждый измерительный канал введены компаратор 8 резисторы 14-1, 14-2 и оптопары 13-1 и 13-2, Кроме того, имеются генератор 1 в каждом из и каналов, а датчик положения стрелки в ниде сельсина 6, реверсивный двигатель 7, преобразователь выходного сигнала датчика положения стрелки, преобразоваI

3 1 50461 9 -тель 10 входного сигнала, блок 12 оп,ределения направления вращения двигателя, электрическая схема которого дадана в описании изобретения, ключи

15-1, 15-2 переменного тока, выполненные в виде диодного моста, управляющий транзистор 16. Соотношение между точностью отслеживания .и устойчивостью системы регулируется длитель-10

1 ностью импульса задержки на выходе ждущего мультивибратора 27. При уменьшении длительности импульса точность отслеживания возрастает за счет уменьшения зоны нечувствительности, но при достижении определенной длительности система теряет устойчивость и переходит в .автоколебательный режим, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения величины постоянных токов и напряжений.

Целью изобретения является повыше- 2О ние точности измерений за счет использования высокоточного преобразо. —, вателя угла поворота стрелки„ а также двигателя, схема управления которым имеет режим торможения, 25

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы его работы.

Многоканальный измерительный стрелочный прибор содержит генератор 1 соединенный через счетчик 2 с входом формирователя 3 тактовых импульсов.

Выходы счетчика подключены также к входам цифроаналогового преобразователя 4 и к входам формирователя 5 35 трехфазного синусоидального сигнала. В каждом канале устройство содержит датчик положения стрелки, выполненный в виде сельсина 6, на ось которого насажена стрелка, реверсив- . 49 ного двигателя 7, входы трехлучевой обмотки сельсина соединены с выходами формирователя 5 трехфазного синусоидального сигнала, а выход однолучевой обмотки соединен с входом преобразователя выходного сигнала датчика положения стрелки, выполненного в виде последовательно соединенных первого компаратора 8 и D-триггера 9, S-вход которого соединен с выходом формирователя 3 тактовых импульсов, Входные клеммы устройства через преобразователь 10 входного сигнала соединены с первым входом второго компаратора 11, второй вход которого 55 подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 4, а выход - к перво-, му входу блока 12 определения направления вращения, Второй вход блока 12 соединен с выходом преобразователя выходного сигнала датчика положения стрелки, а его выходы соединены с диодами двухтранзисторных оптопар 13-1 и 13-2. Транзистор каждой оптопары подключен к базозмиттерному переходу, а резисторы 14-1 и 14 -2 — к базоколлекторным переходам управляющих транзисторов соответств лощих.ключей

15-1 и 15-2 переменного тока, каждый из которых выполнен в виде диодного моста, в диагональ которого включен управляющий транзистор 16, Выходы ключей 15 — 1 и 15@2 переменного тока соединены с обмотками 17 реверсивного двигателя 7 переменного тока, меж" ду которыми включен фазосдвигающий . конденсатор 18, при этом обмотки 1? соединены между собой и подключены к первой входной клемме 19 переменно

ro тока, при этом вторая клемма 19 переменного тока соединена с входами ключей 15-1 и 15-2 переменного тока.

Блок 12 определения направления вращения двигателя содержит элемент

ИЛИ 20, элементы И 2)-24, триггер

25. направления, триггер 26 торможения и ждущий мультивибратор 27, вход которого соединен с D-входом триггера 26 торможения, с выходом элемента ИЛИ 20 и с первыми входами элементов И 21, 22. Второй вход элемента

И 2! соединен с первым входом элемента ИЛИ 20 и с выходом второго компаратора 11, второй вход элемента И 22 соединен с вторым входом элемента

ИЛИ 20 и с выходом преобразователя выходного сигнала датчика положения стрелки. Выход элемента И 21 подключен к S-входу, а выход элемента

И 22 — к R-входу триггера 25 направления, выход которого соединен с первым и вторым входами элементов И 23 и 24 в горые входы которых подклю5 150461 чены к прямому выходу триггера 26 тормойения, а выходы — к входам первой,.и второй оптопар 13-1 и 13-2.

При этом С-вход триггера 26 торможения соединен с выходом ждущего

5 мультивибратора 27, Устройство работает следующим образом.

Генератором 1 вырабатываются высо- !0 кочастотные импульсы, которые поступают на счетный вход счетчика 2 и далее на входы формирователя 5 трехфазного синусоидального сигнала, содержащего три элемента ПЗУ,.в которых записаны коды синусоиды, сдвинутые друг относительно друга на 120 о и три цифроаналоговых преобразователя, преобразующие коды соответству ющих ПЗУ в синусоидальные сигналы. 20

Питание трехлучеыых обмоток сельсинов

6 всех каналов осуществляется от формирователя 5. Сельсин 6 работает в режиме фазовращателя, в связи с чем фаза выходного сигнала однолучевой -. "25 обмотки первого компаратора 8 пропорциональна углу поворота ротора сельсина 6.

Тактовым импульсом (фиг,2а) форми- 30 рователя 3 тактовых импульсов триггер

9 устанавливается в единичное состояние, а по фронту нарастания с выхода первого компаратора 8 †. в нулевое состояние. Следовательно, длительность единичного импульса (фиг.2г) на прямом выходе триггера 9 пропорциональна углу поворота ротора сельсина 6.

Выходные сигналы счетчика 2 посту- 40 пают также на цифровые входы цифроаналогового преобразователя 4, на вы-. ходе которого вырабатывается линейно нарастающее напряжение (фиг,2б) в диапазоне от -1 до 1=! В, Входной сигнал преобразуется преобразователем 10 входного сигнала в сигнал напряжения в диапазоне 0-10 В. Вторым компаратором 11 осуществляется сравнение линейно нарастающего напряжения. пропорционального входному сигналу, Длительность. единичного сигнала (фиг.2в) на выходе второго компаратора 1! пропорциональна сумме напряжении Uî+U6 ф rye Uo ное значение напряжения на выходе .. цифроаналогового преобразователя 4;

Б,„ — напряжение на выходе преобразователя 10 входного сигнала, 9 6

Управление реверсивным двигателем 7 осуществляется следующим образом.

В исходчом состоянии управляющие транзисторы диодных ключей 15 1 и

15-2 переменного тока открыты sa счет протекания базового тока через резисторы 14-1 и 14-2, за счет чего оба диодных ключа переменного тока открыты. Через каждую обмотку 17 реверсивного двигателя 7 протекают ток в фазе с входным напряжением и ток, сдвинутый на 90 относительно входного напряжения Такое питание двигателя обеспечивает надежный режим торможения. При открытии одного из транэисторпв:оптопар закрывается соответствующий диодный ключ и двигатель вращается в заданную сторону, В случае открытия другого транзистора оптопар закрывае тся другой диодный ключ переменного тока, а двигатель 7 переменного тока вращается в противоположную сторону, Выбор режимов работы электродвигателя (вращение влево, вращение вправо или торможение) осуществляется блоком 12 определения направления вращения двигателя, На выход блока

12 с частотой измерения угла поворота поступают импульсы с второго компаратора 11 и триггера 9 (фиг,2в, г), начало которых совпадает, а длительность в одном случае пропорциональна уровню входного сигнала, в другом случае пропорциональна углу поворота стрелки. Длительности импульсов сравниваются элементом ИЛИ 20, и вырабатывается импульс длительностью !1t-(„-t ((фиг.2д), которым через один из открытых элементов И 21 и 22 триггер 25 направления устанавливает-. ся в нулевое или единичное состояние, тем самым через открытые элементы И, 23 и 24 подается управляющий сигнал на светодиоды оптопар 13-! и 13-2 для включения режима вращения ревер": сивного двигателя 7 влево или вправо, При этом триггер 26 торможения находится в единичном состоянии и своим единичным сигналом (фиг,2з) не препятствуют управлению реверсивным двигателем 7 в режиме вращения. Если же длительность Qt импульса с выхода элемента ИЛИ 20 (фиг. 2в) меньше длительнбсти ь<, импульса задержки (фиг.2ж), вырабатываемого на выходе ждущего мультивибратора 27, то фронтом спада

1504619 импульса задержки триггер 26 торможения устанавливается в "0" (фиг,2з), так как в данный момент íà D-входе триггера присутствует нулевой сигнал (фиг.2в). Нулевым потенциалом с

5 выхода триггера 26 торможения запрещается прохождение через элементы И

23 и 24 управляющих сигналов на све тодиоды оптопор 13-1 и 13-2, Реверсив-10 ный двигатель 7 переходит в режим торможения.

Соотношение между точностью отслеживания и устойчивостью стлстемы регулируется длительностью импульса

1 ! задержки на выходе ждущего мультивибратора 27, При уменьшении длительности импульса точность отслеживания возрастает за счет уменьшения зоны нечувствительности, но при до,стижении определенной длительности система теряет устойчивость и пере. ходит в автоколебательный режим, формула и э о б р е т е н и я

1. Многоканальный измерительный . стрелочный прибор, содержащий генератор, в каждом из и каналов датчик положения стрелки, реверсивный двигатель, кинематически связанный со стрелкой и датчиком положения стрелки, преобразователь выходного сигнала датчика положения стрелки, преобразователь входного сигнала, блок определения направления вращения двигателя, первый вход которого соединен с выхоцом преобразователя выходного сигнала датчика положения стрелки, и два ключа переменного тока, выполненные в виде диодногo oc:Y, B диагональ которого включен управляющий транзистор, отличающийся тем, что, с целью повышенття точности измерений, в него введены последовательно соединенные счетчик и формирователь тактовых импульсов, цифроана-<5 логовый преобразователь и формирователь трехфазного синусоидального сигнала, а в каждый измерительный канал введены первый компаратор, два резистора и две оптопары, при этом

50 вход c«:", . чика поцключен к выходу генератора, а его выходы соединены с входами цифроаналогового преобразователя и с входами формирователя трех :фазного синусоидального сигнала„ пер55 вый вход первого компаратора подклю-.. чен к выходу преобразователя входного сигнала, второй вход — к выходу цифроаналогового преобразователя,„ а выход — к второму входу блока определения направления вращения, транзистор каждой оптопары подключен к базоэмиттерному переходу, а резистор— к базоколлекторному переходу управляющего транзистора соответствующего ключа переменного тока, выходы ключей переменного токà, соединены с обмотками реверсивного двигателя переменного тока, между которыми включен фазосдвигающий конденсатор, нри этом вышеупомянутые обмотки реверсивного двигателя соединены между собой и подключены к первой входной клемме переменного то«а, вторая клемма переменного тока соединена с входами ключей переменного тока, датчик положения стрелки выполнен в виде сельсина, на оси которого установлена стрелка, причем входы трехлучевой обмотки сельсина подключены к выходам формирователя трехфазного сигнала, а выход однолучевой обмотки сельсина подключен к входу преобразователя выходного сигнала датчика положения стрелки, выполненного в виде последовательно соединенных второго компаратора и D-триггера, S-вход которого соединен с выходом формирователя тактовых импульсов.

2. Прибор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок определения направления вращения двигателя содержит элемент ИЛИ, четыре элемента И, триггер направления, триггер торможения и ждущий мультивибратор, вход которого соединен с В-входом триггера торможения, с выходом элемента ИЛИ и с первыми входами первого и второго элементов И, второй вход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и с выходом компаратора, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ и с выходом преобразователя вьтходного сигнала датчика положения стрелки, выход первого элемента И подключен к S-входу, а выход второго элемента И вЂ” к R-входу триггера направления, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены к прямому выходу триггера торможения, а. выходы — к входам первой .и второй оптопар соответственно, при этом С-вход триггера торможения соединен с выходом ждущего мультивибратора.

1504619

Составитель Е.Плужникова

Редактор И.Рыбченко Техред М.Дидык Корректор N.Иаксимишинец

Заказ 5249/47 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101