Барабанов лекции

Для того, чтобы получить синусоидальную зависимость один из сигна- лов, как правило опорный, предварительно сдвигают на 90 градусов. Тогда окончательно имеем

Uвых = π2 U р sinϕ .

Меньшие пульсации и больший (в 2 раза) уровень выходного сигнала имеет двухполупериодный балансный (рис. 4.13,а) и кольцевой ФД (рис. 4.13,б). Первый представляет собой сочетание включённых на общую нагруз- ку двух однополупериодных ФД, работающих поочередно в каждый полупе- риод.

Рассмотрим работу кольцевого ФД . В преобразовании участвуют также напряжения вторичных обмоток трансформаторов: TV1- рабочее U р1, U р2 ;

TV 2 - опорноеU оп1, U оп2 . Опорное напряжение выполняет коммутирующие

функции. Путь тока нагрузки рассматриваем от опорного напряжения транс- форматора TV1. Полярность напряжений на обмотках трансформаторов со- ответствует первому рассматриваемому ниже случаю для первого полуперио- да.

Ток в цепи нагрузки течёт по цепи: при ϕ = 0− π :

в 1-й п/период (точки): a - f - g - i - k - Rн - b, (↑ ) ;

Uоп

б

Рис. 4.13

-74-

Для лучшего использования схемы необходимо выполнять условие

н

4.4.3. ФД на основе статического триггера Эта группа основана на использовании аналоговых и дискретных эле-

ментов. Рассмотрим построение и работу типовой схемы дискриминатора. ФД (рис. 4.14,а) состоит из усилителей-ограничителей (УО), формирователей импульсов (ФИ), инвертора аналогового сигнала И1, RS-триггера и усилителя постояннго тока (УПТ). В точках B и В' формируются положительные им- пульсы в моменты изменения полярности напряжений U оп , U р на +. При

ϕ =180° (рис. 4.14,б) скважность выходных импульсов триггера составляет 0,5. Токи I1, I2 в сопротивлениях Rн1 и Rн2 равны, имеют одинаковую дли- тельность и U вых =0. При ϕ ≠ 0 скважность импульсов на выходе Т1 меняет-

ся, причем при ϕ < 180° γ <0,5 (рис. 4.14,в), при ϕ > 180° γ > 0,5. Это приво-

дит к уменьшению тока в одном плече балансного УПТ и увеличению в дру- гом.

В результате изменяются знак и амплитуда выходного напряжения. Вы- ходная характеристика имеет вид (рис. 4.15). Линейная зона ФД составляет 180°. Для приведения характеристики к виду U вых = kϕ на У02 подают ин-

версный сигнал Uр .

4.4.4.ФД с запоминающей ёмкостью

Вэтой группе ФД можно выделить две разновидности - на основе им- пульсного ключа и с двойным преобразованием фазы.

Упрощенная схема ФД на основе импульсного ключа с запоминающей ёмкостью приведена на рис. 4.16. Сущность ее работы состоит в следую- щем. Ёмкость С заряжается путем периодического подключения с интерва-

лом, равным периоду рабочего сигнала Тр на время τ << Tр через ключ с низ-

ким входным сопротивлением Ri . Разряд конденсатора производится в тече- ние остальной части периода при отключённом ключе через большое сопро- тивление нагрузки Rн . Постоянная времени цепи заряда конденсатора выби- рается из условия его полного заряда, т.е.τ з ≤ 3Ri C . Зарядившись до полного напряжения Uр , которое было в момент импульса τ , ёмкость С почти со-

храняет свой заряд до появления следующего импульса, так как постоянная цепи разряда τ р >> 3RнC . Если в момент очередного подключения импуль-

сомτ , на заряд U р1 > U с , то ёмкость подзаряжается до нового значения U р1,

-75-

а если U р1 < U c , то она разрядится до значения U р1.

-79-

ния заряда. В результате выполнено двойное преобразование: 1) фазовый сдвиг преобразован во временной интервал; 2) временной интервал преобра- зован в уровень напряжения на конденсаторе -U с1 . Конденсаторы С1, С2

подключаются поочередно на заряд ключом K2 и считывание ключом K4 в момент окончания текущего преобразования сдвига фаз согласно диаграммам рис. 4.17,б, рис. 4.17,в. Ёмкость С1 работает в периоды 1, 3, 5, ..., а емкость С2 в периоды 2, 4, 6, ... . Перед подключением каждого конденсатора на заряд с него производится сброс напряжения ключом КЗ в начале очередного перио- да. Селектором знака фазового сдвига является полярность импульса в канале рабочего напряжения. Если фазовый сдвиг отрицательный (рис. 4.17,б), то полярность этого импульса положительна, если фазовый сдвиг положитель- ный (рис. 4.17,в), то она отрицательна. Постоянные времени цепи разряда и заряда конденсатора выбираются аналогично предыдущей схеме. В схеме ис- пользуются две ёмкости, ёмкость С2 не показана. Выходная характеристика линейна в пределах ± 180 град (рис. 4.17,г). Линейная зона без труда может быть увеличена до значений ± 2П и более.

На этом принципе преобразования фазового сдвига во временной интер- вал строятся и цифровые ФД. При этом временной интервал, пропорцио- нальный фазовому сдвигу, заполняется импульсами определенной частоты, которые суммируются счетчиком. По окончании измерения код счетчика и будет кодом величины фазового сдвига, а запомненный признак полярности импульса в канале рабочего напряжения - признаком знака фазового сдвига.

-80-

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. С о т с к о в Б. С. Основы расчёта и проектирования электромеханиче- ских элементов автоматических и телемеханических устройств. М.: Энергия,

1965. 576 с.

Высш. шк., 1974. 414 с.

3.Т а е в И. С. Электрические аппараты. М.: Энергия, 1977. 272 с.

4.Т а е в И. С. Электрические аппараты автоматики и управления. М.:

Высш. шк., 1975. 224 с.

5.Ч у н и х и н А. А. Электрические аппараты. М.: Энергия, 1975. 648 с.

6.М и х а й л о в 0. П., С т о к о л о в В. Е. Электрические аппараты и средства автоматизации. М.: Машиностроение, 1982. 182 с.

7.К и с е л ё в В. М. Фазовые системы числового программного управле- ния станками. М.: Машиностроение, 1976. 352 с.

8.Н о в о с ё л о в Б. В., К о б з е в А. А. Устройство для измерения и за- поминания сдвига фаз двух сигналов. А.с. № 332443, бюл. № 10, 1972.

9.К о б з е в А. А. Устройство для измерения сдвига фаз двух сигналов.

А.с. № 661394, бюл. № 17, 1974.