Файл: Ковалев М.П. Динамическое и статическое уравновешивание гироскопических устройств.pdf

импульс на каждый запускающий отрицательный импульс (см.

рис. 7.32, ж).

Дифференцируя при помощи цепочки С17—R27 выходные импульсы мультивибратора, от каждого положительного импуль­ са мультивибратора получают один положительный импульс и один отрицательный (см. рис. 7.32, з). При этом положительный

к)

г) — -------------------------- _ t

Рис. 7.32. Временные диаграммы

импульс во времени совпадает с запускающим импульсом (см. рис. 7-32, е), ,а отрицательный импульс сдвинут относительно его на определенное время. Величина этого сдвига зависит от вели­ чины управляющего напряжения, снимаемого с частотного различителя (Л2, Л1). Таким образом, получен импульс с управ­ ляемой частотным различителем задержкой.

Подбором крутизны преобразования частотного различителя можно сделать так, что изменение задержки этого импульса бу­ дет равно по величине и обратно по знаку фазовой погрешности избирательного усилителя.

Импульсы после цепочки С17—R27 усиливаются усилителем (вторая половина лампы Л4). Усиленные импульсы (см. рис. 7.32, и) поступают на управляющую сетку тиратрона Л5. Тира­ трон на каждый положительный входной импульс вырабатывает

136

тель с трансформаторным выходом (транзистор Т5 и трансфор­ матор Тр 1 );

—выпрямитель со сглаживающим фильтром (Д4, Д5, Д2,

ДЗ, С8 , R14, С9);

—схему с управляемой длительностью импульсов (рис. 7.35);

—каскады на транзисторах Т8 , T9, ТІО, Til, предназначенные

для формирования импульсов;

—каскады на транзисторах Т12 и Т13 с трансформатором ТрЗ, вырабатывающие высоковольтный поджигающий импульс для ИЛ. Таким образом, эта схема полностью выполняет функ­ ции схемы, приведенной на рис. 7.31.

7.8.ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ФАЗОВЫХ РАЗЛИЧИТЕЛЕН

Фазовым различителем называется устройство, вырабатываю­ щее ток, величина и направление которого в каждый момент вре­ мени определяются амплитудой и фазой напряжения, подводимо­ го к входу устройства. Фаза входного напряжения различителя определяется относительно фазы опорного напряжения, управ­ ляющего работой схемы.

Фазовые различители широко применяются в различных тех­ нических устройствах для решения самых разнообразных задач. Они используются, в ча­

составляющей с заданной частотой.

На рис. 7.36, а изобра­ жена схема фазового раз­ личителя. К клеммам 1 — 1

подводится опорное на­ пряжение Uо с частотой сигнала, который необхо­ димо выделить. К клем­ мам 2 — 2 подводится на­

пряжение измеряемого сигнала ис. Допустим, что

напряжение ис изменяется по синусоидальному закону

. и = £ / 0 sin

а основная гармоника опорного напряжения точно совпадает по частоте с частотой сигнала.

Последовательно с источником напряжения ий включен мик­ роамперметр магнитоэлектрической системы, реагирующий на среднее значение тока. При отсутствии опорного напряжения U0

среднее значение тока через измерительный прибор равно нулю. Если же к схеме подключить только опорное напряжение U'Q, то

139

ее можно изобразить двумя эквивалентными схемами, одна из которых (б) соответствует положительному полупериоду, а дру­ гая (в) — отрицательному.

Теперь допустим, что к схеме приложены опорное напряже­ ние Uо и напряжение сигнала ис, причем V2 С / о > и сдвиг по

фазе между напряжением сигнала и основной гармоникой опор­ ного напряжения равен нулю (ср=іО).

В данном случае в положительный полупериод ток сигнала будет протекать через прибор и диод Д2. В отрицательный полупериод ток через прибор не проходит. График тока, протекаю­ щего через прибор, показан иа рис. 7.36, д.

Прибор реагирует на среднее значение тока.

При ф= л прибор пропускает ток в отрицательный полупери­ од напряжения сигнала и средний ток / Ср ~ —0,45 І\. В этом слу­ чае стрелка прибора отклоняется от нуля в другую сторону, чем в положительный полупериод при ср = 0 .

При любом сдвиге ср по фазе постоянная составляющая тока через прибор выражается формулой

/ ср —0,45/J cos<p.

140

Следовательно, ток через прибор зависит от величины и фазы напряжения сигнала по отношению к опорному напряжению.

Прибор не реагирует на четные гармоники, имеющиеся в на­ пряжении сигнала, так как среднее значение тока этих гармоник за полупериод изменения опорного напряжения равно нулю. Величины составляющих от высоких нечетных гармоник обратно пропорциональны порядку гармоники и поэтому в большинстве' случаев существенного значения не имеют.

Рис. 7.37. Блок-схема балансировочной машины с фазовым различителем:

/ — осветитель и фотоэлемент; 2 — ротор; 3 — ограничитель и усилитель;

На рис. 7.36, г изображена зависимость среднего тока через прибор от сдвига фазы между опорным напряжением и напряже­ нием сигнала. Из графика видно, что максимальному значению тока соответствует сдвиг по фазе, равный нулю. Поэтому фазо­ вым различителем можно не только выделять сигнал определен­ ной частоты, но и определять его фазу. Для этого необходимо изменять фазу опорного напряжения и знать ее значение. Изме­ няя фазу опорного напряжения таким образом, чтобы показание прибора было максимальным, получим равные фазы опорного напряжения и напряжения сигнала. Так как фаза опорного на­ пряжения известна, то известна и фаза напряжения сигнала.

Ранее было показано, что по амплитуде и фазе напряжения сигнала можно определить величину и место расположения не­ уравновешенности. На этом основании фазовые различители можно применять в качестве элементов измерительных схем ба­ лансировочных машин. На рис. 7.37 изображена функциональная схема одной из таких машин.

141

Напряжение от датчиков после суммирования и интегрирова­ ния усиливается и подается на фазовый различитель. В качестве источника опорного напряжения с известной фазой в данном случае используется мультивибратор, который запускается от импульса, вырабатываемого фотоэлементом при прохождении черной отметки мимо фотоэлемента. При изменении положения фотоэлемента изменяется фаза опорного напряжения, поэтому можно определить фазу напряжения сигнала, пропорционально­ го неуравновешенности, по отношению к отметке' на роторе, что и определяет расположение неуравновешенности на роторе. В данном случае для изменения фазы опорного напряжения фо­ тоэлемент поворачивается на 360°. Естественно, что для большей точности место неуравновешенности лучше определять по нуле­ вому показанию прибора. Однако нулевому показанию соответ­ ствуют два различных фазовых угла, поэтому необходимо заме­ чать направление движения стрелки при подходе к нулю и на­ правление вращения фотоэлемента.

Существенным недостатком данной схемы является дополни­ тельная операция поворота фотоэлемента относительно ротора, которую нельзя осуществить при уравновешивании ротора в кор­ пусе. К недостаткам можно также отнести неодновременность от­ счета величины и места неуравновешенности.

Значительные погрешности вносит изменение частоты враще­ ния ротора при таком методе формирования опорного сигнала.

Положительным свойством данной схемы является отсутствие резонансных и полосовых усилителей.

Перечисленные недостатки можно устранить, применив спе­ циальный генератор опорных импульсов и электрический фазо­ вращатель, сдвиг фазы которого мало зависит от частоты.

7.9. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ С ЭЛЕКТРОДИНАМИ­ ЧЕСКИМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ

В качестве электроизмерительного прибора в измерительных схемах балансировочных машин часто используют ваттметр. Ос­ новной его частью являются две неподвижные катушки, внутри которых на оси вращается подвижная рамка с обмоткой (рис. 7.38). Неподвижные катушки соединены последовательно. По подвижной обмотке протекает ток іс, а по неподвижной — іо.

Вращающий момент электродинамического прибора, как из­ вестно, пропорционален произведению токов в его катушках

Л4=ИІ0іе,

где с\ — коэффициент, зависящий от параметров прибора. Допустим, что токи изменяются по синусоидальному закону*

*о = Л>/» sirW ; іс = І ш sin {bht -ftp).

142