RU2015616C1 - Phase shifter error determination device - Google Patents

Phase shifter error determination device Download PDF

Info

Publication number
RU2015616C1
RU2015616C1 SU4860582A RU2015616C1 RU 2015616 C1 RU2015616 C1 RU 2015616C1 SU 4860582 A SU4860582 A SU 4860582A RU 2015616 C1 RU2015616 C1 RU 2015616C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
phase shifter
pulse
inputs
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Я. Прокофьева
О.А. Беляков
В.А. Догадаев
А.С. Иванов
Original Assignee
Научно-исследовательский институт командных приборов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт командных приборов filed Critical Научно-исследовательский институт командных приборов
Priority to SU4860582 priority Critical patent/RU2015616C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2015616C1 publication Critical patent/RU2015616C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

FIELD: digital measurement technology. SUBSTANCE: device for determining errors of phase-shifters has phase-shifter 1, drive 2, programme unit 3, adder 4, pulse generator 5, frequency divider 6, power supply source 7, null device 8, two pulse shapers 9, 10, flip-flop 11, normalizer 12, filter 13, reference voltage source 14, analogue subtracter 15 and meter 16 operatively connected to each other. EFFECT: enhanced accuracy and reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре, например, при измерении выходных характеристик синусно-косинусных вращающихся трансформаторов в режиме фазовращателя. The invention relates to digital measuring equipment and can be used in instrumentation, for example, when measuring the output characteristics of sine-cosine rotating transformers in the phase shifter mode.

Известно устройство для определения погрешности фазовращателей, содержащее двухфазный источник питания, контролируемый фазовращатель, два компаратора, три элемента И, измеритель временных интервалов, генератор импульсов, триггер, счетчик, дешифратор, три одновибратора, задатчик кода, накапливающий сумматор и блок элементов И [1]. A device for determining the error of the phase shifters, comprising a two-phase power source, a controlled phase shifter, two comparators, three And elements, a time interval meter, a pulse generator, a trigger, a counter, a decoder, three single vibrators, a code adjuster, an accumulating adder and a block of And elements [1] .

Недостатком указанного устройства является недостаточно высокая точность измерения, обусловленная наличием погрешности дискретности преобразования и погрешности за счет шумов. The disadvantage of this device is not a sufficiently high measurement accuracy due to the presence of an error in the resolution of the conversion and the error due to noise.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения погрешности преобразователя угла поворота вала в фазу, содержащее программный блок (вместе с формирователем эталонного кода и формирователем кода периода), первая группа выходов которого соединена с первой группой входов сумматора, а вторая группа выходов - с входами привода, кинематически связанного с валом фазовращателя, генератор импульсов, источник питания, выходы которого соединены с входами фазовращателя, выход которого через нуль -орган соединен с входом первого формирователя импульсов, состоящего из триггера, элемента задержки и элемента И, второй формирователь импульсов, который состоит из триггера, элемента задержки и элемента И, причем выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами триггера, выход которого соединен с одним входом элемента И, другой вход которого соединен с генератором, а выход связан с входом сумматора, выходы которого подключены к блоку воспроизведения [2]. The closest technical solution to the proposed one is a device for measuring the error of the converter of the angle of rotation of the shaft into phase, containing a program unit (together with a shaper of the reference code and a shaper of the period code), the first group of outputs of which is connected to the first group of inputs of the adder, and the second group of outputs with the inputs of the drive kinematically connected with the phase shifter shaft, a pulse generator, a power source, the outputs of which are connected to the inputs of the phase shifter, the output of which is through a zero organ inen with the input of the first pulse shaper, consisting of a trigger, a delay element and an element And, the second pulse shaper, which consists of a trigger, a delay element and an element And, and the outputs of the first and second pulse shapers are connected to the inputs of the trigger, the output of which is connected to one input element And, the other input of which is connected to the generator, and the output is connected to the input of the adder, the outputs of which are connected to the playback unit [2].

Недостатком указанного устройства является невысокая точность измерения, вызванная наличием ошибки дискретности, обусловленной алгоритмом определения погрешности фазовращателя путем оцифровки угла и вычитания кодов, наличием несинхронности и нестабильности частот генератора импульсов и источника питания. The disadvantage of this device is the low measurement accuracy caused by the presence of a discreteness error due to the algorithm for determining the phase shifter error by digitizing the angle and subtracting codes, the presence of frequency synchronization and instability of the pulse generator and the power source.

Целью изобретения является повышение точности измерения погрешности фазовращателя. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the error of the phase shifter.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения погрешности фазовращателя, содержащее привод, кинематически соединенный с валом испытуемого фазовращателя, выход которого через нуль-орган соединен с входом первого формирователя импульсов, генератор импульсов, источник питания, выход которого соединен с входом фазовращателя, второй формирователь импульсов, причем выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами триггера, программный блок, первая группа выходов которого соединена с входами первой группы сумматора, а вторая группа выходов - с входом привода, введены делитель частоты, нормализатор, фильтр, источник опорного напряжения, аналоговый вычитатель и измеритель, при этом выход генератора импульсов через делитель частоты соединен с входом источника питания и с входами второй группы сумматора, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, прямой и инверсный выходы триггера соединены с информационными входами нормализатора, выход которого через фильтр соединен с первым входом аналогового вычитателя, второй вход аналогового вычитателя соединен с одним выходом источника опорного напряжения, другой выход которого соединен с опорным входом нормализатора, выход аналогового вычитателя соединен с входом измерителя выходного результата устройства. The goal is achieved by the fact that in the device for measuring the error of the phase shifter, comprising a drive kinematically connected to the shaft of the tested phase shifter, the output of which through a zero-organ is connected to the input of the first pulse shaper, a pulse generator, a power source, the output of which is connected to the input of the phase shifter, the second shaper pulses, and the outputs of the first and second pulse shapers are connected to the inputs of the trigger, a program unit, the first group of outputs of which are connected to the inputs of the first group ora, and the second group of outputs - with the input of the drive, a frequency divider, a normalizer, a filter, a reference voltage source, an analog subtractor and a meter are introduced, while the output of the pulse generator through a frequency divider is connected to the input of the power source and to the inputs of the second group of the adder, the output of which connected to the input of the second pulse former, the direct and inverse outputs of the trigger are connected to the information inputs of the normalizer, the output of which through the filter is connected to the first input of the analog subtractor, the second input is anal pulling the subtractor output is connected to one reference voltage, the other output of which is connected to the reference input of a normalizer analog subtractor output is connected to an input of measuring result output device.

Сущность предлагаемого устройства заключается в другом алгоритме преобразования и измерения погрешности фазовращателя. Погрешность фазовращателя определяется путем преобразования фазового сдвига выходного напряжения фазовращатея во временной интервал tизм, сравнения этого временного интервала с расчетным временным интервалом tрасч. Разность временных интервалов (tрасч - tизм), пропорциональная погрешности фазовращателя, преобразуется в напряжение.The essence of the proposed device lies in another algorithm for converting and measuring the error of the phase shifter. The error of the phase shifter is determined by converting the phase shift of the output voltage of the phase shifter into the time interval t ISM , comparing this time interval with the estimated time interval t calc . The difference in time intervals (t calculation - t ISM ), proportional to the error of the phase shifter, is converted to voltage.

Формирование погрешности фазовращателя без промежуточного преобразования угла в код стало возможным путем построения предлагаемого устройства с жесткой привязкой выходных напряжений квадратурного источника питания к сетке частот, образуемой делителем частоты. При этом дальнейшее преобразование временного интервала ошибки в напряжение не требует высокой точности преобразования и позволяет оцифровать погрешность с высокой дискретностью. Кроме того, синхронизация выходных напряжений квадратурного источника питания с частотой генератора импульсов исключает погрешность от несинхронности частоты генератора и питающих фазовращатель напряжений. The formation of the error of the phase shifter without intermediate conversion of the angle into a code was made possible by constructing the proposed device with tight binding of the output voltages of the quadrature power source to the frequency grid formed by the frequency divider. Furthermore, further conversion of the time interval of the error into voltage does not require high conversion accuracy and allows digitizing the error with high resolution. In addition, synchronization of the output voltages of the quadrature power source with the frequency of the pulse generator eliminates the error from the non-synchronism of the frequency of the generator and the supply phase shifter voltage.

Структурная схема устройства представлена на фиг. 1; диаграмма его работы - на фиг. 2. The block diagram of the device is shown in FIG. 1; diagram of its operation - in FIG. 2.

Устройство содержит испытуемый фазовращатель 1, привод 2, программный блок 3, сумматор 4, генератор 5 импульсов, делитель 6 частоты, источник 7 питания, нуль-орган 8, первый формирователь 9 импульсов, второй формирователь 10 импульсов, триггер 11, нормализатор 12, фильтр 13, источник 14 опорного напряжения, аналоговый вычитатель 15, измеритель 16. The device contains a test phase shifter 1, drive 2, program unit 3, adder 4, pulse generator 5, frequency divider 6, power supply 7, zero-organ 8, first pulse shaper 9, second pulse shaper 10, trigger 11, normalizer 12, filter 13, a reference voltage source 14, an analog subtractor 15, a meter 16.

Устройство для измерения погрешности фазовращателей работает следующим образом. A device for measuring the error of the phase shifters operates as follows.

Испытуемый фазовращатель 1 посредством привода 2 занимает последовательность N известных дискретных угловых положений, число которых определяется программным блоком 3. Для двоичного числа экспонируемых точек N = 2n, где n - число двоичных разрядов программного блока 3, задающего номер экспонируемой точки. Программный блок посылает в сумматор 4 n-разрядный двоичный потенциальный код, соответствующий номеру экспонируемой точки. Генератор 5 импульсов вырабатывает стабильное по частоте импульсное напряжение, которое делитель 6 частоты делит до частоты Fо питания фазовращателя 1. На выходе делителя 6 частоты образуются опорные меандры Uonsin и Uon cos частоты Fo (фиг. 2а,б), которые поступают на вход квадратурного источника 7 питания. Источник 7 питания формирует квадратурные напряжения питания обмоток фазовращателя Usin и Ucos (фиг. 2в,г), нулевые фазы которых жестко синхронизированы с фронтами опорных меандров Uon sin и Uon cosсоответственно (фиг. 2 а-г). На выходе фазовращателя 1 образуется выходное напряжение (фиг. 2д), фаза которого пропорциональна углу поворота ротора.The test phase shifter 1 by means of drive 2 occupies a sequence of N known discrete angular positions, the number of which is determined by program unit 3. For the binary number of exposed points, N = 2 n , where n is the number of binary bits of program unit 3 that specifies the number of the exposed point. The program unit sends to the adder 4 an n-bit binary potential code corresponding to the number of the exposed point. The pulse generator 5 generates a frequency-stable pulse voltage, which the frequency divider 6 divides to a frequency F about the power of the phase shifter 1. At the output of the frequency divider 6, the reference meanders U onsin and U on cos of the frequency F o are formed (Fig. 2a, b), which the input of the quadrature power supply 7. The power supply 7 generates quadrature supply voltages of the phase shifter windings U sin and U cos (Fig. 2c, d), the zero phases of which are rigidly synchronized with the edges of the reference meanders U on sin and U on cos, respectively (Fig. 2 a-d). At the output of the phase shifter 1, an output voltage is generated (Fig. 2e), the phase of which is proportional to the angle of rotation of the rotor.

Нуль-орган 8 формирует фазовые меандры (фиг. 2е) в момент, когда выходное напряжение фазовращателя 1 имеет нулевое значение. Первый формирователь 9 импульсов формирует отрицательные фазовые импульсы по положительному фронту фазовых меандров (фиг. 2и), т.е. в момент нулевой фазы выходного напряжения фазовращателя 1. The zero-organ 8 forms the phase meanders (Fig. 2e) at the moment when the output voltage of the phase shifter 1 has a zero value. The first pulse shaper 9 generates negative phase pulses along the positive front of the phase meanders (Fig. 2i), i.e. at the time of the zero phase of the output voltage of the phase shifter 1.

При жесткой привязке напряжений питания фазовращателя 1 к опорным меандрам делителя 6 частоты временное положение фазового импульса на выходе нуль-органа 8 относительно опорного меандра tизм (фиг. 2и) линейно зависит от углового положения фазовращателя 1. Фазовый импульс поступает на вход установки в единицу триггера 11, на вход установки в ноль которого приходит импульс сетки (фиг. 2з), временное положение которого соответствует задаваемому углу tрасч. Импульс сетки (фиг. 2з) формируется вторым формирователем 10 импульсов по отрицательному фронту (фиг. 2ж) меандра сетки, поступающего с выхода сумматора 4.When the supply voltages of the phase shifter 1 are tightly coupled to the reference meanders of the frequency divider 6, the temporal position of the phase pulse at the output of the zero-organ 8 relative to the reference meander t ISM (Fig. 2i) linearly depends on the angular position of the phase shifter 1. The phase pulse is applied to the setup input to the trigger unit 11, to the input of the installation to the zero of which there comes a grid pulse (Fig. 2h), the temporary position of which corresponds to a given angle t calc . The grid pulse (Fig. 2h) is generated by the second pulse shaper 10 along the negative front (Fig. 2g) of the grid meander coming from the output of the adder 4.

Сумматор 4 производит суммирование потенциального n-разрядного кода, задающего номер экспонируемой точки, с текущим значением кода, задаваемым делителем 6 частоты. The adder 4 sums the potential n-bit code that specifies the number of the exposed point, with the current code value specified by the frequency divider 6.

На первые входы сумматора 4 приходит потенциальный n-разрядный двоичный код с выхода программного блока 3, на вторые входы сумматора 4 с выхода делителя 6 частоты приходят меандры частоты fo x 2n и импульсы переноса старшего разряда делителя 6 частоты. По импульсу переноса производится запись потенциального кода в сумматор 4. На выходе сумматора 4 образуются меандры сетки (фиг. 2ж), сдвинутые относительно опорных меандров делителя 6 частоты на временной интервал tрасч, пропорциональный заданному углу.At the first inputs of adder 4 comes a potential n-bit binary code from the output of program block 3, at the second inputs of adder 4 from the output of frequency divider 6, frequency meanders f o x 2 n and transfer pulses of the highest order of frequency divider 6 come. The transfer pulse records the potential code in the adder 4. At the output of the adder 4, meanders are generated (Fig. 2g), shifted relative to the reference meanders of the frequency divider 6 by a time interval t calculation proportional to the given angle.

На выходах триггера 11 формируются импульсы, длительность которых модулирована сигналом ошибки (фиг. 2 к) - ШИМ-напряжением. При нулевой ошибке фазовращателя 1 tрасч. = tизм. фронты фазовых меандров и меандров сетки совпадают, при этом на выходах триггера 11 образуются меандры со скважностью Q = 2.At the outputs of the trigger 11 pulses are formed, the duration of which is modulated by an error signal (Fig. 2 k) - PWM voltage. With a zero error of the phase shifter 1 t calc. = t meas. the fronts of the phase meanders and the meanders of the grid coincide, while meanders with a duty cycle of Q = 2 are formed at the outputs of the trigger 11.

При погрешности фазовращателя 1 положительного знака ( α расч. > α изм. или tрасч.> > tизм.) длительность положительного импульса больше 1/2 периода То на величину tрасч. - tизм. Угловая погрешность фазовращателя 1Δ α определяется как Δ α (угл. град) = α расч. -α изм. = 360/То. (tрасч. - tизм.), где То - период питающих фазовращатель 1 напряжений, To=

Figure 00000002

Прямая (фиг. 2 к) и инверсная последовательности импульсов поступают на информационные входы нормализатора 12, на опорный вход которого приходит напряжение Uо с выхода источника 14 опорного напряжения. С выхода нормализатора 12 последовательность импульсов, модулированная по длительности погрешностью фазовращателя 1, поступает на вход фильтра 13, который формирует постоянное напряжение U1, величина которого пропорциональна ошибке фазовращателя:
U1= Uo
Figure 00000003
, где Т1 - длительность положительного импульса.When the error of the phase shifter 1 is a positive sign (α calculation > α measurement or t calculation >> t measurement ), the duration of the positive pulse is more than 1/2 of the period T about the value of t calculation. - t rev . The angular error of the phase shifter 1Δ α is defined as Δ α (angular hail) = α calc. - α rev. = 360 / T about. (t calc. - t meas.), where T about - the period of the supply phase shifter 1 voltage, T o =
Figure 00000002

Direct (Fig. 2 k) and inverse sequences of pulses are fed to the information inputs of the normalizer 12, to the reference input of which voltage U о comes from the output of the reference voltage source 14. From the output of the normalizer 12, the pulse train, modulated by the duration of the error of the phase shifter 1, is fed to the input of the filter 13, which generates a constant voltage U 1 , the value of which is proportional to the error of the phase shifter:
U 1 = U o
Figure 00000003
where T 1 - the duration of the positive pulse.

T1=

Figure 00000004
± Δt , где Δ t = tрасч. - tизм.T 1 =
Figure 00000004
± Δt, where Δ t = t calc. - t rev .

Отсюда U1=

Figure 00000005
±
Figure 00000006
=
Figure 00000007
± ΔU , где ΔU = Uo
Figure 00000008
.Hence U 1 =
Figure 00000005
±
Figure 00000006
=
Figure 00000007
± ΔU, where ΔU = U o
Figure 00000008
.

Аналоговый вычитатель 15 производит вычитание из напряжения U1, поступающего на его вход с выхода фильтра 13, напряжения Uo/2, поступающего на его другой вход с источника 14 опорного напряжения. В результате на его выходе образуется разность напряжений, пропорциональная погрешности фазовращателя 1:
U1-

Figure 00000009
= ± ΔU = ± Uo
Figure 00000010
.The analog subtractor 15 subtracts from the voltage U 1 supplied to its input from the output of the filter 13, the voltage U o / 2 supplied to its other input from the source 14 of the reference voltage. As a result, a voltage difference is formed at its output, proportional to the error of the phase shifter 1:
U 1 -
Figure 00000009
= ± ΔU = ± U o
Figure 00000010
.

Знак напряжения соответствует знаку ошибки. Измеритель 16 производит измерение постоянного напряжения на выходе аналогового вычитателя 15. The voltage sign corresponds to the error sign. The meter 16 measures the DC voltage at the output of the analog subtractor 15.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ, содержащее привод, кинематически соединенный с валом фазовращателя, генератор импульсов, источник питания, выходы которого соединены с входами фазовращателя, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход которого через первый формирователь импульсов соединен с входом установки в "1" триггера, вход установки в "0" которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, программный блок, первая группа выходов которого соединена с входами первой группы сумматора, а вторая группа выходов программного блока соединена с входом привода, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты, нормализатор, фильтр, источник опорного напряжения, аналоговый вычитатель и измеритель, причем выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с входом источника питания и входами второй группы сумматора, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, прямой и инверсный выходы триггера соединены соответственно с информационными входами нормализатора, выход которого через фильтр соединен с первым входом аналогового вычитателя, первый выход источника опорного напряжения соединен с опорным входом нормализатора, а второй выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом аналогового вычитателя, выход которого соединен с входом измерителя выходного результата устройства. DEVICE FOR DETERMINING THE ERROR OF PHASERS, containing a drive kinematically connected to the phase shifter shaft, a pulse generator, a power source, the outputs of which are connected to the inputs of the phase shifter, the output of which is connected to the input of the zero-organ, the output of which through the first pulse shaper is connected to the installation input in "1 "trigger, the input of the setting to" 0 "which is connected to the output of the second pulse shaper, a program unit, the first group of outputs of which is connected to the inputs of the first group of the adder, and the second the output block of the program unit is connected to the input of the drive, characterized in that in order to increase the accuracy of measurement, a frequency divider, a normalizer, a filter, a voltage reference source, an analog subtractor and a meter are introduced into it, and the output of the pulse generator is connected to the input of the frequency divider, the output of which connected to the input of the power source and the inputs of the second group of the adder, the output of which is connected to the input of the second pulse shaper, the direct and inverse outputs of the trigger are connected respectively to the information and the inputs of the normalizer, the output of which through the filter is connected to the first input of the analog subtractor, the first output of the reference voltage source is connected to the reference input of the normalizer, and the second output of the reference voltage source is connected to the second input of the analog subtractor, the output of which is connected to the input of the device output result meter.
SU4860582 1990-08-20 1990-08-20 Phase shifter error determination device RU2015616C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4860582 RU2015616C1 (en) 1990-08-20 1990-08-20 Phase shifter error determination device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4860582 RU2015616C1 (en) 1990-08-20 1990-08-20 Phase shifter error determination device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2015616C1 true RU2015616C1 (en) 1994-06-30

Family

ID=21532880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4860582 RU2015616C1 (en) 1990-08-20 1990-08-20 Phase shifter error determination device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2015616C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594378C1 (en) * 2015-06-05 2016-08-20 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method for measuring phase switching time of microwave signal

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1275765, кл. H 03M 1/10, 1985. *
2. Авторское свидетельство СССР N 809304, кл. H 03M 1/10, 1979. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594378C1 (en) * 2015-06-05 2016-08-20 Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Method for measuring phase switching time of microwave signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6389373B1 (en) Resolver signal processing system
GB2081997A (en) System for converting mechanical movement to digital signal
US11621624B2 (en) Phase tracking in AC power systems using coherent sampling
RU2015616C1 (en) Phase shifter error determination device
JPH0725622Y2 (en) Evaluation device for digital incremental encoder
US6484120B1 (en) Position detection data generating method and apparatus based on phase shift principle
JPS5819068B2 (en) Denshiki Denryokuriyokei
KR0155878B1 (en) A position detecting method and apparatus of a linear stepping motor
JPH0455273B2 (en)
JP3365913B2 (en) Position detection device
JPH08122465A (en) Device of measuring time
JP2764722B2 (en) Interpolation method of encoder read signal
RU2056700C1 (en) Shaft-angle-ofturn-to-voltage changer
RU2107390C1 (en) Method for measuring shaft rotation angle
RU2103698C1 (en) Device for measurement of harmonic signal phase shift
SU1113829A1 (en) Angular displacement encoder
SU842894A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
RU2356162C1 (en) Shaft position transducer
Ben-Brahim et al. A new angle determination method for resolvers
JPH0654331B2 (en) Power converter voltage and current detection method
SU1589391A1 (en) Device for checking angle-shaft-position-to-digital converter
JP2002340614A (en) Encoder
SU942098A1 (en) Shaft angular position-to-code converter
Abdul-Karim et al. A digital power-factor meter design based on binary rate multiplication techniques
SU743003A1 (en) Shaft angular position- to-code converter