Преобразователь системы координат для прямоугольно- координатного вектормера

Преобразователь системы координат для прямоугольно- координатного вектормера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП.ИСАНИЕ 739421

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к ввт. свил-ву (22) Заявлено 13.12,77 (21) 2556156/18-21 (5 I ) М, Кд. с присоединением заявки,%

G 01 Я 19/00

Государственный комитет (23) Припри гет

Опубликовано 05,06.80. Бюллетень № 21

Il0 делам изобретений и открытий (5З) УЛК621.317 ° .7(088.8}

Дата опубликования описания 05.06.80

Ю. С. Дмитриев и B. И. Католиков (72) Авторы изобретения

РК! 11кги.",Я

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знаь авиационный институт им. С, П. Королева (71) Заявитель

{54} ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

ЙЛЯ ПРЯМОУГОЛЬНО-КООРДИНА ТНОГО

ВЕК ТОРИ ЕР А

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении пресбразователя системы координат .для определения модуля.вектора и его направления по извест5 ным ортогональным проекциям.

Известно устройство геометрического суммирования, содержащее триггеры и формирователи (1).

Недостатком известного устройства яв-, ляются ограниченные функциональные возмож нос ти, Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь системы координат p Mo o Ho-коо рдинатного век- Б тормера, содержащий три триггера, три формирователя импульсов, пять ключей, сумматор, первый и второй гецераторы входных напряжений, подключенные через первый и второй ключи к входам суммато-2О ра, выход которого через третий ключ подсоединен к.входу индикатора модуля вектора, а через третий ключ — к входу фильтра нижних частот, выходы первого триггера соединены с входами второго и третьего триггеров соответственно, выход второго триггера подключен к управляющему входу первого клзоча и к входу первого генератора пилообразного напряжения, выход второго триггера — к управляющему входу второго ключа, первый выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с входом пятого ключа, второй

BbIxog - через первый формирователь им» пульсов - с управляющим входом третьего ключа и непосредственно - с входами второгс и третьего формирователей импульсов (2).

Выходное постоянное напряжение пропорционально модулю измеряемого вектора.

Однако измерительное устройство не позволяет измерять направление вектора (фазу), так как затрудняет использование его в качестве преобразователя системы координат вектормера от прямоугольной к полярной. Представление же результатов измерения в полярной системе координат в ряде случаев бывает более предпочтитель50

00 г

Ы =00< .Е 11.IU co5ll t+Q Б1п11О)ф), Г1=4 3

3 7394 ным. Например, при использовании прямоугольно-координатного вектормера в ка честве составной части измерительного устройства, используемого для балансировки вращающихся валов, роторов и т.д., где амплитуда измеряемого вектора пропорциональна величине дисбаланса, фаза указывает на его местоположение по углу в плоскости балансировки относительно опорной метки.

Цель изобретения — одновременное измерение амплитуды и фазы вектора по двум его составляющим в прямоугольной системе координат, т.е. расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что B преобразователь системы координат для прямоугольно-координатного вектормера, содержащий три триггера, три форми- рователя импульсов, пять ключей, сумматор, первый и второй генераторы входных напряжений, подключенные через первый и второй ключи к входам сумматора, выход которого через третий ключ подсоединен к входу индикатора модуля вектора, а через четвертый ключ — ко входу фильтра нижних частот, выходы первого триггера соединены с входами второго и третьеГо триггера соответственно, выход второГо триггера подключен к управляющему входу первого ключа и к входу первого

Генератора пилообразного напряжения, выход второго триггера — к управляющему входу второго ключа, первый выход второго генератора пилообразного напряжении З5 соединен с входом пятого ключа, второй выход - через первый формирователь им пульсов — с управляющим входом третье» го ключа и непосредственно - с входами второго и третьего формирователей им пульсов, введены два логических элемента

И-НЕ, два генератора пилообразного на" пряжения, генератор импульсов, компаратор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, индикатор модуля вектора 45 и индикатор фазы, выход первого генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого через усилитель постоянного тока подключен выход фильтра нижних частот, выход усилителя постоянного . тока соединен с входом пятого ключа, выходом подсоединенного к индикатору фазы, выход третьего ключа соединен с индикатором модуля вектора, выход второго фор- 55 мирователя импульсов соединен с первым . входом первого логического элемента ИНЕ выход которого соединен с управляю21

4 шим входом третьего ключа, а второй вход - c выходом второго логического элемента И-НЕ, входом подключенного к выходу третьеГо формирователя импульсов, генератор импульсов соединен с входами первого триггера.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерйтельного устройства; на фиг.2эпюры напряжения, поясняющие работу ус тро йс тва.

Преобразователь системы координат содержит генератор 1 импульсов, триггеры

2-4, ключи 5 и 6, сумматор 7, первый генератор пилообразного напряжения 8, компаратор 9, второй генератор 10 пилообразного напряжения, формирователи импульсов 11-13, логические элементы

14 и 15 И-НЕ, ключи 16 и 17, фильтр

18" нижних частот, усилитель 19 постоянного тока, индикатор 20 модуля вектора, ключ 21, индикатор 22 фазы, генераторы

23 и 24 входных напряжений, Принцип действия устройства основан на преобразовании входных напряжений

О, и 0,„, пропорциональных составляющим вектора 0 в йрямоугольной системе коордйнат в напряжение 0, которое содерI жит напряжение О в виде первой гармонической составляюшей с последующим

Ql измерением модуля /Ц j и фазы =срс - — Ъ

Устройство работает следуюшим образом.

Генератор 1 импульсов, совместно с триггерами 2-4 формируют две последовательности импульсных напряжений одинаковой частоты и сдвинутых относительно друг-друга по фазе на угол

K.

Ключи 5 и 6 преобразуют постоянные напряжения 0 и U> в импульсные, причем амплитуда и знак импульсных напря-жений пропорциональны входным напряжениям, а временные соотношения повторяют временные соотношения управляюших импульсов с триггеров 3 и 4 (см, фиг. 2).

На выходе суммирующего устройства 7 напряжение описывается выражением

Где 8 = 1 р 3 5 ф °, (д - круговая частота следования ими ульсов.

При п =1 амплитуда составляющей напряжения под знаком суммы представляет

739421

6 которой момент сравнения двух напряже« ний в компараторе 9 выбирается таким, чтобы постоянная составляющая напряжения U на выходе ключа 16 стремилась к нулю, а на выходе ключа 17 - к /6/.

Длительность выходных импульсов Го . компаратора 9 при этом пропорциональна

Ч . Длительность импульсов,о измеряется по измерению постоянной составляющей выходного напряжения ключа 21 индикатором 22. Напряжение на выходе клю ча 21 повторяет напряжение íà его входе, но с фиксированной амплитудой 0 .

Использование изобретения позволяет собой не что иное как модуль измеряемого векторя / U / (О ыи (ltlt%1 -О 51и Ш1Ы cc!Suut, где

Для измерения модуля/ U / и фазы Ч выходное напряжение формирователя 12 импульсов снова преобразуется ключами

1 6 и 17, так что постоянные составляющие напряжений на выходах этих ключей Д и О„снова были бы пропорцио1 15 нальны входным напряжениям U и 0 соответственно. Для этого ключй 16 и

17 управляются импульсными периодическими напряжениями сдвинутыми по фазе на угол — и сформированными от имЦ, 20

2 пульсов, управляющих ключом 5. Причем для подавления влияния высших гармони,ческих составляющих, которые имеют место на выходе сумматора 7, длительность управляющих импульсов ключей 16 и 17 ъ должна быть выбрана равной - периода.

Вводя задержку по фазе Ч между

1 последовательностями управляющих импульсов ключей 5 и 6, 16 и 17 соответственно, можно выбрать такое значение

Ч, при котором напряжение Ц =О, а

О, =К/б/.Где К- коэффициент пропорци ональности, тогда напряжение на выходе ключа 17 будет пропорционально модулю

35 измеряемого вектора / у / представленного в виде составляющих (3< и U a угол Ч ! будет связан с измеряемым углом Ч соотношением

Ч =Е- — °

1 а

2 40

Постоянный сдвиг на — между Ч (, 2 и может быть учтен при градуировке или скомпенсирован.

Управляющие импульсы ключей 16 и

17 формируются с помощью формирователей импульсов 11-13 и логических элементов 14 и 15 И-HE из пилообразного

/ напряжения генератора 10 пилообразного напряжения (см. фиг. 2). Задержка импуль» сов на угол осуществляется с помощью генератора 8 пилообразного напряжения и компаратора 9. Компаратор 9 вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность которых определяется величиной напряжения сравнения с выхода усилителя

l9 постоянного тока. Усилитель 19 и фильтр 18 нижних частот замыкают цепь отрицательной обратной связи, посредством

О = u ñÎ "; u,==ju 61ня осуществлять преобразование .систем координат прямоугольно-координатного вектормера от прямоугольной к полярной. Причем, устройство преобразования выполненное в виде отдельного блока в прямоугольно-координатном вектормере позволит представлять результаты измерения как в прямоугольных, так и в полярных системах координат, устраняет операции ручного пересчета и улучшает удобства работы с вектормером.

Формула изобретения

Преобразователь системы координат для прямоугольно-координатного вектормера, содержащий три триггера, три формирователя импульсов, пять ключей и сумматор, первый и второй генераторы входных напряжений, подключенные через первый и второй ключи к входам сумматора, выход которого через тре ий ключ подсоединен к входу индикатора модуля вектора, а через четвертый ключ - к входу фильтра нижних частот, выходы первого триггера соединены с входами второго и третьего триггеров соответственно, выход второго триггера подключен к управляющему входу первого ключа и к входу первого генератора пилообразного напряжения, выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с входом пятого ключа, второй выход - через первый формирователь импульсов - с управляющим входом третьего ключа и непосредственно - с входами второго и третьего формирователей импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два логических элемента И-НЕ, два генератора пилообразного напряжения, генератор импульсов, компаратор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, индика739421 тор модуля вектора и индикатор фазы, выход первого генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого через усилитель постоянного тока подключен выход 5 фильтра нижних частот, выход усилителя постоянного тока соединен с входом пятого ключа, выходом подсоединенного к индикатору фазы, выход третьего ключа соединен с индикатором модуля вектора, выход второго формирователя импульсов сое-. динен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, выход которого соеди ен с управляю)цим входом четвертого ключа, а второй вход - с выходом второго логического элемента И НЕ, входом подключенного к выходу третьего формирователя импульсов, генератор импульсов соединен с входами первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР . 256859, кл, G 01 R 27/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

И- 456231, кл. G 01 R 27/00, 1975.

73942 1 к/и/

Составитель В. Ваганов

Редактор H. Шильникова Техред М. Петко Корректор М. Коста

Заказ 3025/6 Тираж 1019 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4-/5

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