Устройство для измерения отношения синусоидальных сигналов

 

(3оеоо::озн я ттатен т -о--: .. ".

1 бя и ТBi- т

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскими

Сониалистичесниз

Респтблин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21е, 36/01

Заявлено ЗО.IX.1968 (№ 1274692/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.Х1.1959 Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 4.11.1970

МПК 6 Olr

УДК 621.317.6(088,8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. В. Гаухштейн, H. A. Лорберг и Г. М. 1тешков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ

СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

U1 — — Uisina) ; /2 = . 2$1П (и / + тр ), Изобретение относится к области электроизмерительной техники,и может быть использовано, например, при создании аппаратуры для автоматической поверки трансформаторов тока.

При поверке трансформаторов переменного тока, как правило, имеются два синусоидальных сигнала: где U, — опорный сигнал, пропорциональный вектору первичного тока трансформатора;

62 — измеряемый сигнал,,пропорциональный разности приведенных векторов первичного и вторичного токов; гр — сдвиг фаз между опорным и измеряемым напряжениями.

Мерой погрешности поверяемого трансфор 2 матора является токовая (= — созтр и углоU, 2 вая 6=- — sing погрешности.

Ут

Для полной поверки трансформатора необходимо снять его,погрешности при

Ут — — (0,1 —:1,2) Uy„,„, т. е. в двенадцатикратном диапазоне изменения первичного тока.

Таким образом, для поверки трансформаторов требуется найти отношение ортогональньтх cocTQBëÿþùèë вектора напряжения У2 к амплитудному значению вектора U> в широком динамическом диапазоне.

Известно. что для определения ортогональHbIx составляющих синусоидального напряжения, могут использоваться фазочувствительные детекторы, управляемые соответствующими устройствами. Но такие схемы не позволяют получить отношение ортогональных составляющих напряжения к опорному сигналу без дополнительных функциональHbix преобразователей.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что к фазочувствительным детекторам подключено спусковое устройство, состоящее из двух триггеров, соединенных между собой последовательно через электронный коммутатор порогов срабатывания

20 второго триггера.

Это позволяет при простом конструктивном выполнении получить отношение ортогональных составляющих синусоидального сигнала к опорному непосредственно в фазочувствительных детектор ах с высоким быстродействиемм, что обеспечивает автоматизацию процесса измерения и повышает производительность.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого

ЗО устройства; на фиг. 2 — спусковое устрой257610

U3 = К102 cos (f + q)

1 U„

U21I(p)f) = - (cos (p1f1 +

П 1с. П11 с.С, (о 1о

U 1() — 1(U (sin(„f +

Пт; Пт.

=) — cos(p)t, + Д = — sin — -" — sin (2+ -1); (1) и-,. 2 \, 2 j

Р с) — вСсСа), + -;)) = sin соя (+;) . 12)

2К1U2 . pif2 — соf, <о 1 + о /„

Псс

2, 2

U,-= (3) (4) 1о 1 ь)l -— — are sin — ) 7 ) (5) (6) Если эти условия фазочувствительных ц и пU1

2f(„U„U„ а

П 12 У1 выполнены, то на выходе детекторов )получим

2Up

sinв: о; (7) cos = f, (8) П о ство; на фиг. 3 — эпюры напряжений, формируемых в с)пусковом устройстве.

Блок-схема электронного устройства для измерения отношения синусоидальных сигналов состоит из спускового устройства 1, фазочувствительных детекторов 2 и 8, интегрирующего усилителя 4 и анализаторов 5 и б результатов измерений, Спусковое устройство (см. фиг. 2) содержит несимметричный триггер (транзисторы 7 и 8), ключ 9, симметричный триггер (транзисторы 10 и 11), усилитель импульсов запуска (транзисторы 12 и 18), эмиттерное сопротивление 14, опорный диод15,усилитель мощности на транзисторах lб и 17 и выходной трансформатор 18.

В предлагаемом устройстве, кроме имеющихся двух сигналов, необходимо иметь сигнал, который изменяется по закону

Для решения поставленной задачи необходимо выполнять два условия: с) )+(1)1 — — 2ил; 2 1 UP

sin

2 U, где Up — постоянное опорное .напряжение.

Или, что то же -амое, Up

sino1f, =

U, Up

sin p1t, =—

U, т. е. выходные напряжения оказываются пропорциональньгми искомым отношениям ортогональных составляющих вектора напряжения U. к амплитуде U, или, при поверке трансформаторов, погрешностям последних.

Импульсное управляющее напряжение для фазочувствительных детекторов вырабатывается спусковым устройством, имеющим два порога срабатывания У1) и — Uq. На вход спускового устройства )подается сигнал

U1 — — U)sinef (см. фиг. З,а).

Для выполнения условий (5) и (6) спусковое устройство должно срабатывать на монотонном участке функции Ui, когда U1 поочередно равно Up и — Up. Тогда на,выходе спускового устройства получаются имгде К) — постоянный коэффициент.

Это легко достигается с помощью интегри5 рующего усилителя, на вход которого подаегся напряжение U>.

Сигналы U, .и U3 поступают на фазочувствительные детекторы 2 и 8, управляемые импульсным. напряжением. Фронты импуль10 сов соответствуют по фазе к11+ 2Ки;х; в) / -1- 2 Кил, где К вЂ” любое целое число;

2ии — период повторения управляющего напряжения.

Постоянные составляющие выходных напряжений фазочувствительных детекторов соответственно равны

20 пульпы (см. фиг. Ç,б), фронты которых имеют угловые координаты

U0

r>f) — — are sin

U, Если спусковое устройство срабатывает на нис одящем участке синусоиды, то на восходящем срабатывания быть не должно.

В рассмотренном случае п= 1.

При двенадцатикратнсом изменении сигнала

U1 окважность импульсов значительно .изменяется, что усложняет подачу этих импульсов на фазочувствительный детектор. Поэтому для больших динамических диапазонов, входных сигналов целесообразнее применять спусЗ5 ковое устройство, формирующее импульсы при и=2 (см. фиг. Ç,в).

Это значит, что если передний фронт импульса соответствует углу cot), то задний должен соответствовать 4л — rot), При этом

40 скважность выходных импульсов изменяется в приемлемых пределах.

На фиг. 2 дана схема спускового устройства, вырабатывающего импульсы при n=2.

Основным элементом схемы является триггер

45 (транзкосторы 7 и 8), порог срабатывания хоторого изменяется путем шунтирования опорного напряжения в эмиттере транзистора 8.

Опорное напряжение управляется ключом

9, который, в свою очередь, управляет сим50 метричным триггером (транзисторы 10 и Il).

Усилитель на транзисторах 12 и 18 служит для формирования импульсов запуока симметричного триггера, Напряжение U) подается через сопротивле55 ние 11 к триггеру на транзисторах 7 и 8.

Когда мгновенное значение напряжения U1 достигает величины постоянного напряжения

257610 базе транзистора 7, на коллекторе транзи)ра 8 вырабатывается отрицательный фронт, потенциал коллектора транзистора 8 станогся приблизительно равным потенциалу иттера. Если в это время ключ 9 заперт, потенциал эмиттера транзистора 8 опредеется опорным диодом 15. Элементы схемы ссчитываются таким образом, чтобы потенал базы транзистора 7 в это время был иблизительно + Uo. Когда U, начинает еньшаться и достигает величины + U<, трансторы 7 и 8 запираются, и на коллекторе анзистора 8 вырабатывается положитель|й фронт, который через усилитель на трансторах 12 и 18 опрокидывает триггеры на анзисторах 10 и 11. При этом отпирается (юч 9. В следующий период напряжения U> сле отпирания транзисторов 7 и 8 на базе анзистора 7 устанавливается потенциал .Up, так как диод 15 в это время зашунти)ван. Следующее запирание транзисторов 7

8, а следовательно, и «опрокидывание» тиггера на транзисторах 10 и 11 наступает, rrpa напряжение U, достигает величины — Uo.

Выходные импульсы триггера на транзистоах 10 и Il, пройдя усилитель мощности на занзисторах lб и 17, через трансформатор управляют фазочувствительныии детектоами. Выходные импульсы спускового устрой- чп ва управляют фазочувствительными детекторами 2 и 3 (=». фиг. 1). На вход детектора 2 подается измеряемое напряжение U.., Постоянное напряжение U на выходе этого детектора согласно выра>кению (7) пропорционально отношению реактивной составляющей вектора Un к амплитудному значению U .

На вход детектора 8 подается напряжение U3, получаемое с выхода инте-.рпрующего усилителя 4. Выходное напряжение U, детектора 8 согласно выражению i8) пропорционально отношению активной сосгавляющей U к U .

Напряжения U и Г, псдаются на автоматические анализаторы 5 и б результатов измерения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения отношения синусоидальных сигналов, содержащее фазочувствительные детекторы, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и автоматизации процесса измерения отношечия ортогональных составляющих синусоидального напряжения к амплитудному значению опорного напряжения и получения искомого отношения, непосредственно в фазочувствительных детекторах, к фазочувствительным детекторам подключено спусковое устройство, состоящее из двух триггеров, соединенных между собой последовательно через электронный коммутатор порогов срабатывания второго триггера.

257610

Составитель Н. Н. Чижевская

Текрсд Л. В. Куклина Корректор Е. Н. Миронова

Редактор Т. Иванова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ l628/IO Тираж 500 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5