Управляемый фазовращатель

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ©У<КОМУ Сви ИТИЛЬСТВУ

<))) 819739 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

<51) М. Кл.

G 01 R 25/04 (22) Заявлено 010476 (21) 2343043/18-21 с присоединением заявки Мо . (23) Приоритет

Опубликовано 0704.81. Бюллетень Nc) 13

Государственный комитет

СССР ао деаам изобретений и открытий (53) УДК 621.317 ° . .373(088.8) Дата опубликования описания 17 ° 04 ° 81

)

В.Г.Майоров

1 !

Московский ордена Ленина энерЬети еокий институ (Смоленский филиал) (72) Автор изобретения (7! ) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

Изобретение относится к фаэо-измерительной технике и может быть использовано при построении калибраторов фазового сдвига и счетнорешающих устройств навигационного типа.

Известны фазовращающие устрой" ства, содержащие фазосдвигающий . усилитель и сумматор 11 . Однако им свойственны невысокая точность преобразования углового перемещения в фазовый сдвиг как при изменении температуры, так и при изменении частоты входного сигнала, малой быстродействие, большой вес и габариты. Они работают с входными сигналами s виде угловых перемещений.

Цель изобретения - повышение .точности ° с, Достигается это тем, что в фазовращатель, содержащий фазосдвигающий усилитель и сумматор, введен инвертор, контур регулирования фазы и контур регулирования амплитуды, причем первые входы контуров регулирования фазы и амплитуды сое. динены с входом инвертора, выход) которого соединен с вторыми входами . контуров регулирования, выходы .по-: следних соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход сумматора присоединен к третьим входам контуров регулирования. Кроме того, контур регулирования амплитуды выполнен в виде последовательно соединенных измерительного выпрямителя, элемента сравнения, усилителя разбаланса и лампочки накаливания фоторезистора, соединенного с резистором и входом фазосдвигающего усилителя, выход которого соединен с выходом контура регулирования, вход измеритель15 ного выпрямителя, свободные выводы резистора и фоторезистора соединены соответственно с третьими, вторыми и первыми входами контура регули" рования. Кроме того, контур регули20 рования фазы выполнен в виде последовательно соединенных фазового детектора, элемента сравнения, усилителя разбаланса, лампочки накаливания, фоторезистора, соединенного с резистором и входом усилителя переменного напряжения, выход которого соединен с выходом контура регулирования, первый вход фазового детектора соединен со своббдным выво30 цом фотореэистора, свободный вывод

819739

Фазосдвигающий усилитель 15 на -страивается таким образом, чтобы его выходной сигнал был сдвинут на 90 по отношению к сигналу U< в то:время, как выходной сигнал усилителя переменного напряжения 8 совпадает по фазе напряжения с сигналом U<, В этом случае взаимное положение векторов U 8 и UI соответствует векторной диаграмме на фиг. 2. Полагаем, что направления U8 и 0<< соответствуют. положительным направле1 1 ниям, а 08 и U соответствуют отрицательным направлениям осей. По- 45 ложим, что на выходе блоков 8 и 15 имеются напряжения 08 и 0 <- В этом случае результирующий сигнал на выходе блока 4 равен геометрической сумме. векторов 08 и U причем 50 г

04- =)04(= 08 U)), где 08- j Ugj О,= lv qj () 15 55

arg 0 = arctg —.

4 08 (2)

Напряжения, пропорциональные сигналам, определяемым по формулам (1) и (2), выделяются блоками 8 и 11 и подаются на элементы сравнения

17 и 10. На элементе сравнения 17 происходит сравнение величин 04 и

А, а на элементе 10 — величин оС и (p

Возникакщие в результате сравнения сигналы разбаланса 60ю и д01, пода- 65

d0 резистора и второй вход фазового детектора соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами контура. регулирования.

На фиг. 1 приведена структурная схема управляемого фазовращателя; 5 на фиг. 2 — векторная диаграмма.

Схема содержит контуры регулирования по фазе 1 и по амплитуде 2, инвертор 3, сумматор 4.

Контур 1 регулирования по фазе cocqO тоит из лампочки накаливания 5 фоторезистора б, постоянного резистора

7, усилителя переменного напряжения

8, Фильтрующего усилителя разбаланса 9, элемента сравнения 10 и фазового детектора 11.

Контур регулирования по амплитуде 2 состоит из лампочки накаливания

12, Фоторезистора 19, постоянного резистора 14, фазосдвигающего усилителя 15, Фильтрующего усилителя раэбаланса 16, элемента сравнения 17 и измерительного выпрямителя 18.

Схема предназначена для изменения

Фазы входного синусоидального напряжения в диапазоне (0-360 ) про- 25 порционально управляющему напряжению с4, причем амплитуда выходного сигнала остается постоянной и не зависит от величины à6 .

Устройство работает следующим об- ЗО разом. о„

ot, =atctg—

0В

2 2.

А= 08+0 6 (3) (4) Таким образом, в установившемся режиме на выходе блока 4 образуется сигнал U „ равный

Ua =К .А s i и (tat+K><) (5) где К вЂ” коэффициент. преобразования постоянного напряжения A в амплитуду переменного напряжения, определяется коэффициентом передачи контура регулирования амплитуды;

К2 — коэффициент преобразования постоянного напряжения в фазу выходного синусоидального сигнала, определяется коэффициентом передачи контура регулирования Фазы.

Поскольку всегда можно установить

K„- =К2=1, то можно полагать, что

0 „равно

U, À. 1п(t+e,). вкл (б) Из Формулы (3) и (4) следует, что сигналы с выходов блоков 8 и 15 изменяются по закону (7) 08=A cGs 0 (8) 0 =А ь(п о(!

Изменяемые величины об приводят к пропорциональному изменению фазы выходного сигнала (б) при сохранении постоянства амплитуды.

Рассмотрим этот режим более подробно.

Изменение величины о1. (например, увеличение) приводит в первый момент к изменению напряжения рассогласования ДU®, которое, усиливаясь блоком 9, изменяет амплитуду напряжения U8 в сторону уменьшения, что приводит к увеличению величины у и уменьшению напряжения 04 (см. формулы 1 и 2). В результате уменьшения 04 возникает разбаланс д0,„ который, усиливаясь блоком 16, изменяет напряжение U, в сторону увеличения. Последнее вызывает уменьшение величины у и, следовательно, приводит к появлению напряжения ются на Фильтрующие усилители 9 и

16, которые усиливают эти сигналы, преобразуя их в токи, протекающие череэ лампочки накаливания 5 и 12.

Последние изменяют сопротивления фоторезисторов 6 и 13 так, чтс свести сигналы рассогласования ДU 0 и LU,> к нулю. При большом коэффициенте усиления блоков 9 и 16 можно полагать, что Ь U Q д0 7=0. Отсюда сле-. дует, что

819739

60

65,разбаланса ЬО, . В дальнейшем происходит повторение описанных операций, в результате-которых на выходе блоков 08. и О» возникают сигналы, определяемые формулами (7) и (8), а выходной сигнал описывается формулой (6) при новом значении Ф Ф Ж .

Для обеспечения изменения фазы о6 выходного сигнала в диапазоне от нуля до 360 в схему вводится инверо тор 3 и постоянные резисторы 14 и 7.

Как следует из рассмотрения векторной диаграммы (см. фиг. 2) для того, чтобы обеспечить указанные изменения фазы., необходимо иметь возможность .для формирования ортогональной системы напряжения с выходов блоков 8 и 15 в любом из 4=х квадрантов. Поясним, как это происходит.

C выхода инвертора 3 поступает сигнал, представляющий собой сигнал

0, сдвинутый в точности на 180.

В этом случае фаза выходного сигнала 08 будет зависеть от величин сопротивлений 6 и 7. Если R 6 будет меньше R<, то будет преобладать сигнал 0< и, следовательно, сигнал

08 будет иметь фазу напряжения U (если не учитывать инвертирование сигналов блоками .8 и 15, что в данном случае не принципиально). Аналогичный вывод можно сделать, анализируя совместную работу инвертора

3, резистора 14 и фоторезистора

13. Таким образом, в зависимости от величины управляющего напряжения o(, на выходе блока 8 формируется ! вектор U или 08, а на выходе блока 15 — О,> или 0 (фиг. 2) с таким расчетом, что на выходе блока 4 формировался суммарный вектор U4, имеющий фазовый сдвиг относительно величины 04, пропорциональный управляющей величине oG, и постоянную амплитуду, пропорциональную величине A. Выбор квадранта формирования вектора 04 происходит в разработанном управляемом фазовращателе автоматически в соответствии с логикой работы соответствующих кондауров регулирования. Направление.и степень изменения векторов 08, 08, 0,, 0, при изменении са определяют величины и знак напряжений разба àHñà е Ою. Щ .

Основные достоинства разработанного фазовращателя заключаются в следующем:

- высокая точность формирования заданного фазовращателя сдвига, которая при достаточно большом коэф фициенте усиления блоков 11, 13 определяется только блоками 16 и 17; неограниченный диапазон изменения фазового сдвига 0-360 — малое время установления заданного фазового сдвига; — небольшие вес и габариты; возможность выполнения разработанного

55 фазовращателя в интегральном исполнении, — широкий частотный диапазон работы — возможность работы фазовращателя с входными сигналами, заданными постоянными напряжениями.. Формула изобретения

1. Управляемый фазовращатель, содержащий фазосдвигающий усилитель, сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен инвертор, контур регулирования фазы и контур регулирования амплитуды, причем первые входы контуров регулирования фазы и амплитуды соединены с входом инвертора, выход. которого соединен со вторыми входами контуров регулирования, выходы последних соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход сумматора присоединен к третьим входам контуров регулирования.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что контур регулирования амплитуды выполнен в виде последовательно соединеннь1 измерительного выпрямителт. мента сравнения, усилнтеля разбаланса и лампсчки накаливания фоторезистора, соединенного с резистором и входом фазосдвигающего усилителя, выход которого соединен с выходом контура регулирования, вход измерительного выпрямителя, свободные выводы резистора и фторореэистбра соединены соответственно с третьими, вторыми и первыми входами контура регулирования.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я . тем, что контур регулирования фазы выполнен в виде последовательно соединенных фазового детектора, элемента сравнения, усилителя разбаланса, лампочки накаливания, фотореэистора, соединенного с резистором, и входом усилителя переменного напряжения, выход которого соединен.с выходом контура регулирования, первый вход фазового детектора соединен со свободным выводом фотореэистора, свободный вывод резисторе и второй вход фазового детектора соединены соответственно с первым, третьим и вторым входами контура регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ьхметжанов A.A. Высокоточные. системы передачи угла автоматичес,ких устройств. lt., "Энергия".

1975, с. 60 (рис. 31).

819739

t и, Составитель И;Барашков

Редактор Е.Гончар Техред М.Табакович КорректорЕ.Рошко

Заказ 1379 25 Тираж 7 ПОдписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, уд. Проектная, 4