Устройство для сравнения фаз двух электрических величин

Устройство для сравнения фаз двух электрических величин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИ ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержаЩее два делителя напряжения, .первый и второй операционные усилители , инвертирующие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам устройства, а неи вертирующие входы операционных усил телей соединены с выходами, соответственно первого и второго делителей напряжения, первые входы которых подключены к общей шине устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергопотребления, в Него введены два транзистора, два дополнительных делителя напряжения, причем выход первого операционного усилителя соединен с эмиттером первого транзистора, с первым входом первого дополнительного делителя напряжения и с вторьом входом второго делителя, выход второго операционного усилителя подключен к эмиттеру второго транзистора, к второму входу второго делителя и к первому входу ВТОРОГО дополнительного делителя напряжения,- вторые входы дополнительных делителей напряжения. соединены с положительной шиной источника питания, а выходы первого и второго дополнительных делителей напряжения подключены к базам соответственно, второго и первого транзисторов, коллекторы которых соединены с выходной шиной устройства .. ..

a9l (11) СОЮЗ СОВЕТ )КИХ

С ЭВЮР

РЕСПУБЛИК

3l59 G 01 R 25 06 " с --, l ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ н автаесною саюдатал твм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬПЧФ (21) 3430056/18-21 (22) 19.04.82 (46) 15 09 ° 83. Бюл. В 34 (72) lO.ß.Ëÿìåö, В.И.Антонов, Г.С.Нудельман и В.M.Øåâöîâ (71) чувашский государственный университет им. Н.Н.Ульянова и,Всесоюэ/ ный .научно-исследовательский проектно-конструкторский итехнологический институт релестроения (53) 621. 317. 7(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 210935, кл. G 01 R 5/00, 1968.

2. Вайин B.K., Енин A.Ñ. Реле направленной мощности на операцион-.. ных усилителях.-"Электричество", .

1975, Р 7, с.70-74 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНЬИ

ФАЗ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содер- жаЯее два делителя напряжения, .первый и второй операционные усили- тели, инвертирующие входы- которых подключены соответственно к первому и второму входам устройства, а неин:вертирующие входы операционных усилителей соединены с выходами соответ=, ственно первого и второго делителей; напряжения, первые входы которых подключены к общей шине устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергопотребления, в него введены два транзистора, два дополнительных делителя напряжения, причем выход первого операционного усилителя соединен с эмиттером первого транзистора, с первым входом первого дополнительного делителя напряжения и с вторым входом второго делителя, выход второго операционного усилителя подключен к эмиттеру второго транзистора, к второму вхо.ду второго делителя и к первому входу второго. дополнительного делителя напряжения,. вторые входы ,дополнительных делителей напряжения. соединены с положительной шиной источника. питания, а выходы первого и второго дополнительных делите-. лей напряжения подключены к базам соответственно. второго и первого транзисторов, коллекторы которых соединены с выходной шиной устройст-. ва.

1041955

30

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что инвертирующие входы двух операционных усилителей подключены к общей шине устройства, а первые входы первого и второго делителей напряжения сое- динены соответственно с первой и второй входными шинами устройства.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выходы первого и второго операционных усилителей подключены соответственно к первому и второму входам выпрями1

Изобретение относится к электронной технике, а точнее к устройствам для сравнения двух электрических величин по фазе, и может быть использовано в датчиках и реле направления мощности, а также в реле сопро-, тивления.

Известно устройство для сравнения фаэ двух электрических величин, содержащее два промежуточных трансформатора, схему сравнения и нульиндикатор (11 .

Устройство имеет. низкую чувствительность, так как его блок сравнения выполнен на диодах и транзисторах.

Наиболее близким к изобретению. является устройство для сравнения фаз, содержащее исполнительный орган, делители напряжения, первый и . второй операционные усилители, инвер тирующие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам устройства, а неинвертирующие входы операционных усилителей соединены c,âûõoäàìè соответственно первого и второго делителей напряжения, первые входы которых подключены к общей шине устройства (21 .

Однако это устройство сложно, потребляет много энергии,иэ;за наличия большого числа операционных усилителей.

Цель изобретения — повышение надежности и снижение энергопотребления, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз двух электрических величин, содержащее два делителя напряжения, первый и второй операционные усилители, инвертирующие входы которых подключены соответственно к.первому и второму входам устройства, а неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с выходами соответственно перво4 тельного моста, выход отрицатель- ной полярности которого соединен с первым входом дополнительного делителя напряжения, а выход положительной полярности выпрямительного моста подключен к .эмиттеру транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной устройства,. а база транзистора подключена к выходу дополнительного делителя напряжения, второй выход которого соединен с положительной шиной источника питания.

3 го и второго делителей напряжения, первые входы которых подключены к общей шине устройства, введены два транзистора, два дополнительных делителя напряжения,причем выход первого операционного усилителя соединен с эмиттером первого тран; зистора, с первым входом первого дополнительного делителя напряжения

10 и с вторым входом второго делителя, :выход второго операционного усилителя подключен.к эмиттеру второготранзистора, к второму входу второго делиТеля и к первому входу второго дополнительного делителя напряжения, вторые входы дойолнительных делителей напряжения соединены с положительной шиной источника питания, а выходы первого и второго дополнительных делителей напряжения подключены к базам соответственно второго и первого транзисторов, коллекторы которых соединены с вы-. ходной шиной устройства.

При этом устройство может быть.

25 выполнено так, что инвертирующие входы двух операционных усилителей подключены. к общей шине устройства, а первые входы первого и .второго делителей напряжения соединены соответственно с первой и второй входными шинами устройства.

Устройство может быть выполнено так,что выходы nepsoro и второго операционных усилителей .подключены соответственно к.первому и второму входам выпрямительного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым входом дополнительного делителя напряжения, а выход положительной полярности выпрямительного моста подключен к эмнттеру транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной устройства, а база транзистора подключена к выходу дополнительного делителя напряжения, второй выход

1041955 которого соединен с положительной шиной источника питания. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг-. 2 и 3 — блоксхем» возможных вариантов выполнения устройства; на фиг. 4 — временная диаграмма его работы..

Устройство содержит первый и второй операционные усилители 1 и 2, первый делитель напряжения выполнен на резисторах 3 и 4, второй lO делитель напряжения - на резисторах

5 и 6, первый и второй транзисторы; .7 и 8, первый дополнительный делитель напряжения, выполненный на резисторах 9 и 10, второй дополни- 15 тельный делитель напряжения, выпол-. ненный на резисторах 11 и 12, выпря" мительный бюст 13, транзйстор 14,„ дополнительный делитель напряжения, выполненный на резисторах 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

Основная особенность устройства ,заключается в том, что на интервалах совпадения знаков электрических

:величин, являющихся тормозными для ,данного устройства, операционные усилители включаются в общее кольцо положительной обратной связи, а, на интервалах несовпадения,.являющихся рабочими, положительная обратная связь разрывается и устанавливают-. ся пороги по обеим сравниваемым величинам.

Пусть сравнивае е величины О» . 35 и 0 на входе первого и второго опе-рационных усилителей 1 и 2 равны нулю. При этом они включены в об--щее .кольцо обратной положительной:, связи, организованное резисторами . .40

3-6 первого и второго делителей напряжения. Действие этой, положительной обратной связи заключается в том, что напряжение с выхода первого или второго операционного уси-.. 45 лителя 1, .2 через соответствующий второй или первый делитель напряже- . ния поступает на неинвертирующий вход второго или первого операционного усилителя 2, 1, стремясь выз- вать на его выходе напряжение, совпадающее по знаку с. напряжением выхода первого или второго операционного усилителя 1,2. Поэтому сигналы на выходе первого и второго операционных усилителей 1 и 2 имеют одну и ту же полярность, т.е. либо одновременно отрицательны, либо одновременно положительны. При этом первый и второй транзисторы 7 и. 8 закрыты. Запирающее напряжение 60 подается на них с помощью дополнительных делителей напряжения на резисторах 9-12 °

Сигнал на выходе устройства в. этом случае отсутствует ° . 65

Предположим далее, что одна из сравниваемых величин, например О»

/ достаточно велика, а, величина 0 равна нулю или меньше noporatlg (фиг. 4). И в этом случае общее кольцо положительной обратной связи, в которое включены первый и второй операционные усилители 1 и 2, не разрывается, но гармоническое изменение входного сигнала U» ведет к скачкообразному переключению первого операционного усилителя 1, вследствие чего изменяется и полярность напряжения 0 на неинвертирующем входе второго операционного усилителя 2, что приводит.к переключе,нию последнего. Таким образом, I

:в данном случае .напряжения U» и0у на выходах и0 < и 0" на неинвертирующих входах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 имеют прямоугольную форму и практически совпадают на фазе, так что первый и второй транзисторы 7 и 8 по-прежнему остаются закрытыми.

Предположим затем, что обе сравниваемые величины 0» и 0g достаточно велики. На интервалах совпа.дения знаков сравйиваемых величин сигналы, прикладываеьые к входам первого и второго операционных усилителей 1 и 2, способствуют замыканию цепи положительной обрат-. ной связи. Полярность сигналов на выходах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 одинакова и противоположна знаку величины

U» и Ug первый и второй транзисто ры 7 и 8 заперты если же уровни сравниваемых величин 0» и Uq превышают падения напряжения соответственно на резисторах 3 и 5, а знаки О» и 0 противоположны, то положительная обратная связь не определяет более состояния первого .и второго операционных. усилителей

1 и 2., поскольку полярности напряжений на их выходе определяются уже не.ею,.а сравниваемыми величинами, и становятся противоположными.

Напряжения 0 » и U< на резисторах

3 и 5 задают порог срабатывания устройства по величинам U» и 0 .

Эти пороги устанавливаются как в положительный, так и в отрицательный полупериоды изменения входных величин, но лишь на интервалах несовпа.дения их знаков, являющихся для данного устройства рабочими. На выходах первого и второго операционных усилителей 1 и 2 сигналы противоположных знаков появляются лишь при условии, что знаки входных величин 0» и 0 противоположны, а их уровни превышают по абсолютной величине пороги О» =)О"), и Uq =)0 )

Сигналы противоположных знаков открывают один иэ транзисторов 7

1041955 или 8. Если 0 У О, à.U сО, открывается транзистор 7. Если же О с О, :а Ц ъО, открыт второй транзистор 8.:

Положительное напряжение с выхода одного из операционных усилителей

1 и 2 подается через открытый тран- 5 эистор на выход устройства (Фиг.4) .

В зависимости от разности фаэ между сравниваемыми величинами характер сигнала иа выходе устройства изменяется от импульсного до непреры .ного. щ

Е

Устройство фиг. 2) действует аналогичным образом, а в устройстве (фиг. 3) напряжение, подаваемое на выход через транзистор 14, пред« варительно выпрямляется мостом 13.

Таким образом, новые конструктивные связи, примененные в данном устройстве сравнения фаэ, привели к его упрощению H снижению потребления при сохранении всех прочих функциональных характеристик.

Состанитель Н. Каплин

Редактор Л.Алексеенко Техред М.Костик Корректор р. Макаренко

Эакаэ 7121/46 Тираж 710 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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