Управляемое фазосдвигающее устройство

 

и 907460

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичвских

Рвс ублик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22)Заявлено 300630 (2l) 2947316/18-21 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 230232. Бюллетень J4 7

Дата опубликования описания 230282 (5! )М. Кл.

G 0l R 25/04

Веуаарстииный камитет сеем

00 делам изобретений и еткрытнй (53) УДК 621.317. .77(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Г.Застенкер и В.Г.Шейнблюм (7l) Заявитель (54) УПРАВПЯЕИОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам с переменным управляемым сдвигом фазы сигнала, используемым в следящих системах измерителей угла компен5 сационного типа, например в системах фазовой автоподстройки частоты, фазометрических радиопеленгаторах и др.

Известно управляемое фазосдвигающее устройство, создающее сдвиг фазы сигнала от 0 до 360О 11.

Однако в этом устройстве отсутствует возможность управления сдвигом фазы с помощью напряжения, вырабаты"

15 ваемого нуль-органом следящей системы измерителя, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП), ко входам которых подведен входной аналоговый сигнал - к одному непосредственно, а к другому через фазовращатель на

Г

2 и выходной сумматор, Цифровые входы этих преобразователей подключены к постоянному запоминающему устройст" ву (ПЗУ), которое заранее запрограммировано дискретными значениями тригонометрических функций фазовых углов. Каждому требуемому фаэовому сдвигу соответствуют определенные числа, извлекаемые из памяти, на которые в двух упомянутых ЦАП умножаются квадратурные составляющие входного сигнала. Сложение этих произведений в выходном сумматоре дает сигнал с требуемым фазовым сдвигом по отношению .ко входному (2$ .

В известном устройстве для дости" жения высокой точности фазового сдвига требуется использование значительного объема ПЭУ и многоразрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), для обращения к ячейкам памяти в процессе управления сдвигом фазы.

3 90746

Следствием этого является недостаточная надежность устройства.

Цель изобретения - повышение на° дежности устройства при сохранении точности фазового сдвига.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемое фаэосдвигающее .устройство, содержащее фазовращатель, первый и второй цифро-аналоговые преобразователи и выходной сумматор,вве- щ дены вычитающий регистр, соединенные последовательно преобразователь напряжение - частота, блок управления реверсом, реверсивный счетчик и дешиф.ратор, при этом выход реверсивного счетчика соединен с цифровым входом первого цифроаналогового преобразователя, с входом дешифратора и через вычитающий регистр - с цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход дешифратора соединен с вторым входом блока управления реверсом, а к входу преобразователя напряжение-частота подключен внешний источник управляющего напряжения.

Реверсивный счетчик и подключенный к нему вычитающий регистр формируют числа, линейно изменяющиеся во времени со скоростью, пропорциональной управляющему напряжению. В отличие от известного для всех значений требуемых фазовых сдвигов в устройстве используются одни и те же разряды реверсивного счетчика и вычитающего регистра, при этом при той же точности требуется существенно меньшее число

3$ двоичных элементов. Этим достигается повышение надежности устройства.

На фиг. 1 приведена блоктсхема управляемога фаэасдаигающего устройства на фиг. 2 - зависимости чисел, характеризующих состояния реверсивного счетчика и вычитающего регистра, от аргумента.

Управляемое фазосдвигающее устрой"

4$ ство содержит два цифроаналоговых преобразователя 1 и 2, соединенные с входом устройства; один непосредственно, а другой через фазовращатель

3, сумматор 4, два входа которого со" единены с выходами цифроаналоговых преобразователей 1 и 2, преобразователь 5 напряжение-частота, вход которого соединен с внешним источником, а выход соединен последовательно с блоком б управления реверсом, реверсивным счетчиком 7 и дешифратором 8.

Выход реверсивного счетчика 7 соединен с цифровым входом первого цифро"

4 аналогового преобразователя 1 и через, вычитающий регистр 9 с цифровым sxoдом второго цифроаналогового преобраэователя 2. Выход дешифратора 8 замкнут цепью обратной связи на второй вход блока 6 управления реверсом.

Устройство работает следующим образом.

Аналоговое управляющее напряжение

0 пр, поступающее на вход преобразователя 5 напряжение-частота от внешнего источника, преобразуется в последовательность импульсов с частотой повторения, пропорциональной величине управляющего напряжения и имеющих полярность в соответствии с полярностью этого напряжения. При нулевом значении управляющего напряжения импульсы на выходе преобразователя

5 отсутствуют.

Указанная последовательность импульсов подается на вход блока 6 управления реверсом. При положительной полярности импульсов эта схема переключает реверсивный счетчик 7 на одно иэ двух направлений счета, например, суммирование, а при отрицательной полярности - на вычитание. Кроме того, блок 6 управления реверсом независимо от полярности входных импульсов изменяет направление счета реверсивного счетчика 7 на обратное при поступлении команды из дешифратора 8, Если реверсивный счетчик в данный момент осуществляет вычитание поступающих импульсов иэ числа, характеризующего его состояния, то переключение на суммирование производится либо при изменении полярности управляющего напряжения, либо при поступлении команды по цепи обратной связи из дешифратора 8 на второй вход блока 6 управления реверсом. Этой командой, например, может служить логическая единица, формируемая на выходе дешифратора 8 при достижении реверсивным счетчиком 7 числа Н с, соответствующего границе квадранта фазового угла.

Преобразователь 5, реверсивный счетчик 7 и дешифратор 8 могут быть внутри логически построены иначе.

Главным условием является выполнение реверса при изменении полярности управляющего напряжения и при достижении границы квадранта фазового угла.

Число, характеризующее состояние реверсивного счетчика 7, изменяется по модулю в пределах от 0 до Н„, и может быть положительным или отрица7460

90 о

50 (- — x) O g x

T) (х--т), 7i х < 2Ji.

3М e(x) (2) 55 тельным, например, в зависимости от состояния знакового разряда реверсивного счетчика. Знак числа изменяется при переходе его модуля через О. Таким образом, указанное число является линейной аппроксимацией синуса фазового угла

3i х, О х< 2 (37-х), (с х «с Jl

2(х-2J), -> < х i 2Л, (1) где х " вспомогательный аргумент.

Зависимость N S(X) графически показана на фиг. 2а, где N tn x - максимальное число реверсивного счетчика .8, соответствуюцее границе квадранта х.

При постоянном управляющем напря(U> на противоположную, то закон изменения

N s(x) становится зеркальным по отношению к исходному (штрих-пунктирная линия на фиг. 2а и 26).

Вычитаюций регистр 9, подключенный к выходу реверсивного счетчика

7, производит вычитание по модулю числа М в(х) реверсивного счетчика из числа М (х1. Число разрядов регистра 9 равно числу разрядов реверсивного счетчика 7, включал знаковый разряд. Знак числа И („), характеризующего состояние регистра 9, устанавливается в соответствии с линейной аппроксимацией косинуса фазового угла.

Графически эта зависимость показана на фиг. 26. . к

Таким образом, модули чисел NS(x) и МС „) связаны зависимостью

lN C(X)) = Мrnax lN S(xi), (3) а знаки равны знакам 5)n х и cos x в соответствующих квадрантах х. Лю6ое изменение направления счета или скорости счета импульсов в реверсивном счетчике 7 вызывает одновременно соответствующее изменение в регистре 9. Следовательно можно сказать, 5 0

6 что аргумент х имеет физический смысл угла поворота вала электромеханического эквивалента фазовращателя.

Несмотря на то, что числа NS>x) и Nc(x) существенно отличаются от

sin x u cos х к погрешности фазового сдвига в следящей системе измерителя это не приводит. Если не достигнут требуемый фазовый сдвиг, управляющее напряжение, вырабатываемое нуль-органом (например фазовым дискриминатором радиопеленгатора}, не равно О, и числа М S(x) и Nc(X) изменяются по указанному закону (фиг.

2а и 26) до тех пор, пока их отношение не будет равным отношению точных значений тригонометрических функций з)п V

cos Ч где Ч - требуемый фазовый сдвиг.

Доказать сказанное можно следую" щим образом.

Пусть на вход устройства поступает аналоговое напряжение sinwt, фазу которого требуется сдвинуть на величину ч . В цифроаналоговом преобразователе 1 (фиг. 1) это напряжение умножается на число N S(x) т.е. огибающая сигнала повторяет закон, заданный выражением (1). Яналогично в

ЦЯП 2 cosset умножается íà Nc(x) (2).

Огибаюцие этих сигналов сдвинуты по фазе как и числа N S(x) и NC (X) на

Л угол -. Полученные на выходах ЦАП 1 и 2 произведения складываются. в сумматоре 4.

Очевидно, что измеритель, в котором используется предлагаемое устройство, оказывается в равновесии при выполнении следующего равенства (О„„я = О)

М С(х) cos+t+N c3(X)s 1 n

Следовательно, в счетчике и регис-, тре 9 установятся значения чисел (К- коэффициент пропорциональности)

М S(X) = -k sin4, М c(x) = k cosg и их отношение будет равно точному значению - tg V

М (x) s I n 9 ()

N Х) cos Ч

N в(х) — arctg (6)

М сФ)

В предлагаемом устройстве число разрядов реверсивного счетчика 7 и регистра 9 вместе существенно меньше, 7,, 90746 чем число двоичных элементов в ПЗУ известного при той же точности фазового сдвига.

Благодаря аппроксимации siп х и соз х треугольными функциями М р и

Nq(x) отношение которых в положении равновесия точно равно тангенсу, вно. симого фазового сдвига М, числа, характеризующие состояние реверсивного счетчика 7 и регистра 9 могут быть 1в использованы для цифровой индикации фазового угла, например, курсового угла в радиопеленгаторе. Преобразование этих двух чисел в аналоговую форму позволяет применить для инди- 1д кации существующие стрелочные курсоуказатепи.

Формула изобретения

:,26

Управляемое фазосдвигающее устрой" ство, содержащее первый и второй цифроаналоговые преобразователи, фазо" вращатель и выходной сумматор, о т1

0 8 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены вычитающий регистр и последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, блок управления реверсом, реверсивный счетчик и дешифратор, при этом выход реверсивного счетчика соединен с цифровым входом первого цифроаналогового преобразователя, с входом дешифратора и через вычитающий регистр - c цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход дешифратора соединен с вторым входом блока управления реверсом, а к входу преобразователя напряжение - частота подключен внешний источник управляющего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 408236, кл.. 6 01 R 25/04, 1969

2. Патент Великобритании

И 1527603, кл. Н 2 F 11, l970.

907460 !

$1Õ)

Составитель С;Иорозов

Редактор P.Цицика Техред E.Харитончик Корректор Е.Рошко

Заказ 582/53 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

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