Датчик разности фаз
ОПЙСАНИE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскит
Саниалистическил
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 19.VI I.1971 (№ 1682758/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 15.11.1973. Бюллетень ¹ 11
Дата опубликования описания 20.11 .1973
М. Кл. G 01г 25/00
G О!г 23/06
Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.314.25(088.8) Авторы изобретения
Ф. М, Розенблюм, В. Г. Гришанов и Л. К. Иванов
Заявитель
ДАТЧИК РАЗНОСТИ ФАЗ
Изобретение относится к устройствам противоаварийной автоматики энергетических систем.
Известны датчики разности фаз, служащие для преобразования угла 6 в сигнал постоянного тока. Недостатком их является сложность аппаратуры, невысокие точность и быстродействие, отсутствие сброса выходного сигнала (или его запоминание) при пропадании одного из входных напряжений.
Предлагаемое устройство не имеет этого недостатка и отличается от известных тем, что в него введен преобразователь частоты в постоянный ток, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов одного из входных сигналов и с одним из входов измерительного триггера, а выход связан с источником зарядного тока.
Кроме того, для исключения неправильного показания датчика при исчезновении входных напряжений и исключения влияния величины входных напряжений в предлагаемое устройство введена схема блокировки, в которой вход выпрямителя соединен с выходом формирователя импульсов второго входного сигнала, а выход включен через разделительный диод ко входу измерительного триггера последовательно с источником запирающего напряжения.
На фиг. 1 и 2 даны векторы входных напряжений, различных по частоте, на комплексной плоскости; яа фиг. 3 — упрощенная блок-,схема предлагаемого датчика; на фиг. 4 — его принципиальная схема.
5 Рассмотрим работу датчика разности фаз при входных напряжениях, различных по частоте. Пусть частоты входных сигналов постоянны, но не равны (условие установившегося асинхронного хода), т. е. векторы указанных
10 напряжений представлены на комплексной плоскости фиг. 1, фпг. 2.
Замер разности фаз производится по разности времен перехода векторов через заданное положение, например точку 1.
15 Пусть для момента времени 1, =0 положение векторов соответствует фиг. 1, что является началом замера фазы.
Для момента времени 4 (см. фиг. 2), когда вектор от» займет положение 1 можно записать
20 о= È1 2.
Таким образом, угол разности фаз б прп замере должен быть измерен в масштабе частоты того напряжения, вектор которого первым пересекает заданный утровень. Для схемы отз25 мерения фазы с триггером это означает, что угол должен быть измерен в масштабе частоты, напряжение которой подается на тот вход триггера, который определяет начало замера угла. Это положение относится ко всем схемам
30 измерителей фаз с триггером, независимо от
370544
60 ф
3 типа схемы, при помощи которой выбирается масштаб измерения угла.
В предлагаемом устройстве для упрощения схемы и повышения надежности масштаб измерения фазы изменяется в соответствии с частотой î . Конденсатор памяти заряжается источником зарядного тока, в котором величина зарядного тока пропорциональна частоте одного из входных сигналов.
Датчик разности фаз состоит из формирователей 1 и 2 импульсов; преобразователя 8 частоты; измерительного триггера 4; схемы 5 блокировки; источника б зарядного тока;,ключа 7; конденсатора 8 памяти; согласующего усилителя 9; исполнительного органа 10;
Схема работает следующим образом.
На входы формирователей 1 и 2 импульсов подают синусоидальные напряжения UI и U>.
На выходах получают полнополярные отрицательные импульсы, которые подаются на входы триггера 4. На его выходе получают прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна углу сдвига фаз между входными напряжениями. Выходные импульсы триггера управляют ключом 7, через который от источника б заряжается конденсатор 8. Величина заряда конденсатора пропорциональна углу сдвига фаз. Это напряжение через согласующий усилитель 9 подается на исполнительный орган 10.
При изменении частоты входных напряжений на выходе преобразователя 8 вырабатывается сигнал, регулирующий величину тока источника зарядного тока в соответствии с изменением частоты. Таким образом достигается независимость выходного напряжения датчика от изменения частоты входных напряжений.
При исчезновении одного из входных напряжений, схемой 5 блокировки путем запирания соответствующего входа измерительного триггера выходное напряжение датчика разности фаз устанавливается на нуль.
Для независимости работы схем преобразователя 8 и блокировки 5 от уровня входных напряжений их входы подключены к выходам формирователей импульсов.
Схема разности фаз выполнена двухтактной: когда с одного конденсатора считывается информация, другой заряжается до величины, пропорциональной углу сдвига фаз.
Для унификации узлов датчика его схема собрана на логических элементах типа «Логика» (Л-1 и Л-2) за исключением источника зарядного тока, преобразователя и схемы блокировки.
Схемы источников,за ряд ного тока состоят из транзисторов Т вЂ” Т4, диодов Д вЂ” Д з, резисторов Я вЂ” Ri> и конденсаторов Ci — С4.
Работа одного из источников тока происходит следующим образом. С приходом импульса от схемы сравнения открываются диод Дз и транзистор Т>. Конденсатор памяти С через диод Д и триод Т, заряжается, С окончанием импульса заряд на конденсаторе сохраняется
ЗО
50 до прихода импульса, формируемого от заднего фронта импульса ключа на разрядную цепь.
С приходом последнего триод Т, открывается и конденсатор С> разряжается. Величина зарядного тока устанавливается делителем на резисторах R» и Яд и диодах Д и Д 3 подключенного к стабилизатору напряжения на резисторе Rip и диоде Д и напряжением, снимаемым с нагрузки преобразователя R Принцип преобразования изменения частоты в сигнал постоянного тока состоит в сравнении двух напряжений, снятых с контуров, параметры которых зависят от частоты, Разность этих напряжений подается на базовую цепь источника зарядного тока. Преобразователь состоит из трансформатора Три частотно зависимого контура Др, Св, частотно независимого контура R< выпрямительного моста Д14 — Д 7 и Дд — Дя) Д, Д25, сопротивления нагрузок контуров Ri4 и Ri;, нагрузки R», конденсатора С5 фильтра выходного контура R», С7. Для исключения зависимости выходного напряжения преобразователя от изменения уровня входных напряжений трансформатор Tpi подключен к выходу формирователя импульсов. Необходимость блокировки вызвана тем, что при исчезновении одного из входных напряжений на выходе датчика появляется максимально возможное напряжение, вызванное определенным состоянием измерительного триггера и ключа. Для исключения этого явления на вход измерительного триггера схемой «запрет» подается запирающее напряжение. Для исключения зависимости от уровня входных напряжений схема питается от формирователя импульсов. Схема блокировки состоит из трансформатора Тр>, вьипрями телънопо ыоста l4> — Дза нагрузки R<> конденсатора фильтра Сд, разделительного диода Дмб При наличии на входе напряжения на нагрузке схемы действует напряжение, больше запирающего — диод заперт. С исчезновением напряжения на входе диод открывается, и источник запирающего напряжения запирает соответствующий вход триггера. В блокировке второго входа нет необходимости, так как по принципу действия схемы с исчезновением второго напряжения источника тока запираются, конденсаторы через входное сопротивление согласующего усилителя разряжаются до нуля. Предмет изобретения 1. Датчик разности фаз, содержащий формирователи импульсов, измерительный триггер, источник зарядного тока, ключ, конденсатор памяти, согласующий усилитель, отличающийся тем, что, с целью получения выходного сигнала, пропорционального мгновенной разности фаз двух напряжений с различными частотами, в него введен преобразователь частоты IB постоянный ток, Bxод кото рого соединен с выходом формирователя импульсов од370544 Фог 1 ного из входных сигналов и с одним пз входов измерительного триггера, а выход связан с источником зарядного тока. 2. Датчик разности фаз по п. 1, отличаюtuuucя тем, что, с целью исключения неправильного показания датчика при исчезновении входных напряжений и исключения влияния величины входных напряжений, введена схема блокировки, в которой вход выпрямителя соединен с выходом формирователя импульсов второго входного сигнала, а выход включен 5 через разделительный диод ко входу измерительного триггера последовательно с источником запирающего напряжения. 270544 Составитель Л. Прохорова Техред T. Курилко Корректор Е. Денисова Редактор T. Иванова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1002/14 Изд. № 217 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5
