Преобразователь фазового угла в напряжение

 

ОП ИСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Респубики

< >981900 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву

{51) 4 . К,п. (22у Заявлено 28,05.81 (21) 3295011/18-21

G 01 R 25/00 с присоединением заявки М

1ааударствеииый каиитет (23)flриоритет по делам изабретеиий и открытий

Опубликовано 15. 12. 82. Бюллетень J6 46 (53) УДК 621.317..77(088;8) Дата опубликования описания 15. 12 .82 (А.И.Зотиков и А,В,Кулешов

1

Отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО УГЛА

В НАПРЯ)<ЕНИЕ

Изобретение относится к электрическим измерительным преобразователям, в частности к преобразователям фазового угла двух электрических сиг. налов в напряжение.

Известно устройство, содержащее формирователи импульсов, измерительный триггер, источник зарядного тока, ключ, конденсатор памяти, согласующий усилитель, преобразователь частоты в постоянный ток 1 J, Недостатком данного устройства является невысокая точность преобразователя обусловленная тем, что напряжение на конденсаторе памяти, пропорциональное величине фазового угла, из-за частичного разряда конденсатора не остается постоянным в течение периода, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый и второй входные усилители-ограничители, два усилителя-интегратора с разрядными ключами в цепях обратной связи, блок фиксации аналогового сигнала, г содержащий третий усилитель-интегратор и два ключа (2), 5

Недостатком этого устройства является невысокая точность преобразования, обусловленная тем, что

1О выходное напряжение схемы фиксации аналогового сигнала, пропорциональное фазовому углу, в течение периода не остается постоянным из-за разряда конденсатора в цепи обратной свя15 эи усилителя-интегратора. Конденсатор разряжается в течение периода тем больше, чем ниже частота исследуемого сигнала. Поэтому погрешность преобразователя увеличивает2о ся с понижением частоты входных сигналов.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

981900

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем первый и второй формирователи импульсов, два интегратора, четыре ключа, два из которых включены в цепи обратной связи интеграторов, источник разнополярного эталонного напряжения, введены дополнительно аналоговый сумматор, две дифференцирующие цепочки, причем управляющие входы to двух ключей соединены с выходом первого формирователя импульсов, входы соединены с, источником разнополярного эталонного напряжения, выход первого ключа соединен с входом первого .интегратора, выход второго ключа соединен с входом второго ин-. тегратора, выход первого формирователя импульсов через первую дифференцирующую цепь соединен с управляю- 20 щим входом ключа в обратной связи первого интегратора, а выход второго формирователя импульсов через вторую дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом ключа в обратной 25 связи второго интегратора, а выходы интеграторов соединены с входами аналогового сумматора, На фиг. 1 приведена структурная 30 электрическая схема преобразователя; на фиг, 2 — временная диаграмма работы преобразователя, Преобразователь содержит формирователи 1 и 2, импульсов электронВ 35 ные ключи 3-6, интеграторы 7 и 8, дифференцирующие цепи 9 и 10, аналоговый сумматор 11, источник 12 разнополярного напряжения.

В преобразователе фазового угла в

40 напряжение выход формирователя 1 импульсов соединен с управляющими входами ключей 3 и 5 и входом дифференцирующей цепи 9, Выход ключа 3 соединен с входом интегратора 7, в цепь

45 обратной связи которого включен ключ

4, Выход ключа 5 соединен с входом интегратора 8, в цепи обратной свя— зи которого включен ключ 6, Выход формирователя 1 соединен через дифференцирующую цепь 9 с управляющим вхо50 дом ключа 4, а выход формирователя 2 импульсов через дифференцирующую цепь 1О соединен с управляющим входом ключа б. Входы ключей 3 и 9 подключены к,источнику 12 разнополярного напряжения, а выходы интеграторов 7 и 8 подключены к входам аналогового сумматора 11. ф

Преобразователь работает следующим образом, На входы формирователей 1 и 2, поступают периодически изменяющиеся напряжения одной частоты, но сдвинутые по фазе, из которых формируются напряжения прямоугольной формы од. ной полярности (фиг, 2а),Прямоугольные импульсы с формирователя 1 поступают на управляющие входы двухпозиционных электронных ключей 3 и, которые попеременно подключают к входам интеграторов 7 и 8 эталонные напряжения разной полярности, причем с приходом импульсов на вход интегратора 7 прикладывается напряжение отрицательной полярности, а на вход интегратора 8 прикладывается напряжение положительной полярности.

Когда импульс на выходе формирователя 1 отсутствует, напряжения, прикладываемые ко входам интеграторов 7 и

8, изменяются на противоположную полярность, В результате интегрирования полученных прямоугольных импульсов на выходе интеграторов 7 и 8 образуется напряжение треугольной формы (фиг, 2г, д). При этом напряжение на выходе интегратора 7 всегда имеет положительную полярность, При подключении .ко входу интегратора 7 напряжения отрицательной полярности выходное напряжение положительного знака нарастает по линейному закону от нулевого уровня, При смене полярности входного напряжения выходное напряжение линейно уменьшается до нулевого уровня, Бсли по каким-либо причинам выходное напряжение интегратора 7 не дойдет до нулевого уровня, то в результате открывания ключа 4 произойдет принудительная фиксация нулевого уровня выходного напряжения.

Этот ключ открывается на короткое время импульсами (фиг. 2б), поступающими с диффвренцирующей цепи полученными в результате дифференцирования передних фронтов импульсов формирователя 1. Поскольку ключ

4 является проводящим для входного напряжения любого знака при наличии сигнала на управляющем входе ключа, то производится автоматическая привязка выходного напряжения интегратора 7 к нулевому уровню и поэтому его выходное напряжение имеет треугольную форму положительной полярности, ния, т,е. повышается точность преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь фазового угла в напряжение, содержащий первый и вто" рой формирователи импульсов, два интегратора, четыре ключа, два из:которых включены в цепи обратной связи интеграторов, источник разнополярного эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены дополнительно аналоговый сумматор, две дифференци-рующие цепи, причем управляющие входы двух ключей соединены с выходами первого формирователя импульсов, входы соединены с источником разнополярного эталонного напряжения, выход первого ключа соединен с входом первого интегратора, выход второго ключа соединен с входом второго интегратора, выход первого формирователя импульсов через первую дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом ключа в обратной связи первого интегратора, выход второго формирователя импульсов через вторую дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом ключа в обратной связи второго интегратора, а выходы интеграторов соединены с входами аналогового сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

370544, кл. G 01 R 25/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

lf 569965, кл. G 01 R 25/00, 1976.

5 981900

Аналогично раЬотает с ема, состоящая из ключей 5 и б, формирователя 2, дифференцирующей цепи 10, интегратора 8, которая также формирует напряжение треугольной формы 5 (фиг. 2д), Однако в зависимости от фазового сдвига между входными сигналами формирователей изменяется уровень привязки выходного напряжения треугольной формы интегратора 8, Привязка обеспечивается открыванием на короткое время ключа 6 импульсами дифференцирующей цепи 10, которые получаются от дифференцирования передних фронтов импульсов формирователя 2 (фиг, 2в), В результате этого полярность выходного треугольного напряжения интегратора 8 в зависимости от фазового сдвига между входными сигналами может изменяться от отрицательной до положительной. Постоянная времени интеграторов 7 и 8 выбрана одинаковой, поэтому наклон выходного напряжения обоих интеграторов также одинаков.

С выходов интеграторов 7 и 8 напряжения треугольной формы поступа-. ют на входы аналогового сумматора

11, на выходе которого в результате ЗО суммирования получается постоянное напряжение. Величина этого напряжения пропорциональна фазовому углу между входными сигналами.

Выходной сигнал устройства образу-3s ется как сумма линейно нарастающего и линейно убывающего напряжения, поэтому интегратор не работает в режиме запоминания, что имеет место в известном устройстве. За счет это- iO

ro исключается погрешность запомина"

9Н1ЕОО

Составитель А, Подороль ский

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Надь

Корректор И.Оатрушкина одписное

Зчэказ Ч 03/,>4 ираж 717

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5 (t). ã è;è IIIIII II,>тент", г. жгород, ул, Проектная,