Дискретный фазовращатель с низкоомньш выходом

Дискретный фазовращатель с низкоомньш выходом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОбРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

285I05

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 02 17.1968 (№ 1230078/26-9) Кл. 21е, 36/03 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 29.Х,1970. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 18.II.197!

МПК G 01г 27/28

УДК 621.317.77(088.8) йомнтет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

А. А. Кольцов и В. М. Сапельников

Уфимский нефтяно" институт

Заявитель

ДИСКРЕТНЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ С НИЗКООМНЫМ ВЬ1ХОДОМ

U0 — U cosy+ jU sing.

Развитие информационно-измерительной техники требует дальнейшего совершенствования первичных преобразователей: .повышения их точности, расширения частотного диапазо на, использования более, дешевых элементов схемы, Изобретение относится iK числу та ких преобразователей, в частности к фазовращателям:для создания полярно-координатных и компенсационных фазометров. Необходимо отметить, что точное воспроизведение фазового сдвига — задача более сложная, чем измерение од вига фаз на основе измерения частоты или времени, для которых существуют более точные эталоны.

Известны устройства, в которых выходное напряжение с регулируемыми значениями модуля и фазы .полу ается .путем суммирования двух токов, нахо дящихся в квадратуре, на низкоомном со противлении.

При формировачии в устройстве напряжения с заданной фазой и постоянным модулем выходного напряжения необходимо каждый раз рассчитывать величины со противлений.

В предлагаемом фазовращателе фаза регулируется подекадно в каждом квадранте тремя переключателями (например, через 10, 1 и 0,1 ), что достигается суммированием трех синфазных и трех квадратурных токов, два из которых прозекают через все соаротивление R„, а чегыре — через определенные части этого сопротивления. Причем сумма синфазных токов всегда пропорциональна

cos(p, а сумма квадратурных — s111(p. Использована азвпроксимация функций cosy u sing в диапазоне 0 — 90 через равные интервалы — отрезками прямых, число которых рав2п

10 но и.

Принци пиальная схема декадного низкоомного фазовращателя показа на на чертеже. Выходное напряжение Uo, амплитуда которого постоянна, а фаза регулируется поде15 кадно тремя переключателями (в рассматриваемом конкретном случае шестиплатным переключателем П1 — через 10, двухплатным П2 — через 1 и ПЗ вЂ” через 0,1 ), снимается с сопротивления выходного делителя 10 г (UII). Контакты переключателя П1 перемещаются в горизонтальном направлении, а контакты переключателей П2 и ПЗ в вертикальном направлении. На,входы фазовращателя подаются два напряжения, сдвинутые на 90 и равные .по амплитуде.

Для формирования постоянного . по модулю напряжения с регулируемым фазовым сдвигом в схеме реализуется соотношение:

2S5105

5 10r . /

U, = U — sin ((pt + х, ). 2 )

Таким образом, х, переключателя жения изменяется

10 ется постоянным и

20 где

Зо

40

R,(х,) =

1t Д

sIn (х, +1) — — s1n х2

2п 2п (цепь III), 1 2(" ) (5) (6) (7) (в на(цепь IV), отивлег дол(8) R »10 r.

Коэффициенты cos q! u siII q! при измененли фазы выходного напряжения ср устанавливаются одновременно перекл1очателями П1, П2 и ПЗ. Для упрощения устройства при сохранении в достаточной степени его метрологических характерлстик использова на аппромация синусно-косинусной зависимости в пределах от О до 90 через равные интер валы (10 ), т. е. использовано функциональное аналого-кодовое преобразование.

Для уяснения принципа работы рассмотрим грубую регулировку фазы переключателем П1 при выведенных переключателях П2 и ПЗ. В этом случае I.ìååì:

Up (x I) = (! (Х1) + 1 (х ) + 13! (x!) ) 10r +

+ I (xI) 9r, (1) х1 — положения переключателя П1 (О, 1,2,...,8),сломощью которого фаза изменяется через 10, 1(x1) — 1квадратурная составляющая тока.. через сопротивления выходного делителя;

1(х1), 1, (х1), 13 (х1) — синфазные составляющие тока через сопротивления выходно го делителя.

Сопротивлеиля фазовращателя, коммутируемые шестлплатным переключателем П1, выбраны из следующих соотношений:

R(x,)=; (цепь I), (2)

31П Х, 2а

R (õ,) =; (цепь II) (3)

cos(x, + 1)

2л

Я I

Х

cos х, — cos (x, + 1)

2п 2п

1,(х,) = 10И,(х,); (цепь 1), R3(x,) = 10R2(x,); (qe1Ib VI), где n — число отрезков аппроксимации шем случае n= — 9).

Параметр фазовращателя R и сопр ние одной секции выходного делителя жны удовлетзорять соотношению:

Подставляя вышеприведенные соотношения (2 — 7) в уравнение (1) и учитывая (8), получим выражение для мгновенного значения выходного напряжения Up. при изменении положения

П1 фаза выходного напрячерез 10, а модуль оста10r равным U

При увеличечии фазы величина тока I(x1) увеличивается, а тока I (õ1) уменьшается (соотношения 2 — 3) . Изменяются и токи

I2(x1), 1 2(х1), 13(х,) и 1 3(х1) в соответствии с изменением крутизны прямой аппроксимирующей функции cos 6! или s111 (p.

Считая далее с определенным приближением, что фун кции sIIIq u сов 1р линейны в интервале (т. е. в интервале 10 ), их pe2à гулировку .производят ли нейными .делителями,при помощи переключателей П2 и ПЗ.

При изменении положений переключателей

П2 и ПЗ токи 12(x!), 1 2(х1), 13(х1) и 1 3(х1) проходят через соответствующее число сопротивлений выходного делителя. Цена, деления переключателей П2 и ПЗ .по каждой квадратурной составляющей изменяется в соответствии с изменением наклона аппроксимирую:щей прямой при изменении х1, что следует ,из соотношений (4 — 7). При этом цена деления переключателя ПЗ всегда .меньше в

10 раз цены деления переключателя П2.

Итак,, в общем случае имеем:

Up — U si1I (ipt + (х1+ 0,1Х2 + 0,01х3)—

R 2п 1

Детальный анализ показал, что уже лри

n=9 (1перекл1очатель П1 регулирует фазу через 10 ) методическая погрешность фазы не превосхо дит одной минуты.

Как показал анализ, с достаточной точностью необходимо изтотавливать толыко сопротивления r, R(x ) и R (х,). Точность же изготовления сопротивлений R2(õ!) и К2(х2) может быть снижена:в 3 раза, а сопротивлений Rs(x!) и R 3(х1) 1в 10 раз (6), (7). Например, при допустимой погрешности R (х1) и R (õ!), равной 0,1%, получим 0,3%,для сопротивлений Я,(Х1) и Г2(х ), и 1% — для сопротивлений 1 3 (х ) и Гз (Х1) . Изготовление таких сопротивлений не представляет затруднений. При этом дополнительная погрешность модуля выходного напряжения, вызванная неточностью изготовления сопротивлений, не превысит 0,2%.

Выход фазовращателя низкоомный,и, следовательно, достаточно мощный, что практичеоки устраняет влияние нагрузочки на модуль выходного напряхкения. Активная натрузка не влияет на фазу выходного напряжения.

285105

Предмет изобретения

Составитель В. Петницкий

Редактор Ю. Полякова Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Б. Бадылама

Заказ 120(4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2

В выходной IJBnH уcTpoHcTB3 IHBT переключ ающихся контактов.

Подекадная дискретная регулировка фазы позволяет использовать фазовращатель в схемах автоматических цифровых приборов.

Устройство вычолнено полностью .из активных сопротивлений, что создает предлосылки для успешного применения предлагаемого фазовращателя в схемах полярно-.координатных компенсаторов и компенсационных фазометров как ручного, так и автоматического уравновешивани- в широком диапазоне частот и на малый предел измерения — порядка 10 .ив.

Дискретный фазовращатель с ниэкоомным выходом и:постоянным модулем напряжения

5 выхода состоящий из двух источников равных 1о модулю ортогональных напряжений и резисторов, orëè÷àIoè èéñÿ тем, что, с целью поразрядного регулирования фазы, низкоомный резистор снабжен и-отводами (n — число

10 знаков младшего разря да) и соединен с

2m-ветвями (т — ч.:сло разрядов и число ветвей, подключе1гных к одному источнику), причем две ветви старшего разряда соединяют источники напряжений с полным чис15 лом секций низкоомного резистора, а остальные 2 (т — 1) ветвей младших разрядов соединяют источники напряжений с отводами низкоомного резистора.