RU205068U1 - 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE - Google Patents

90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU205068U1
RU205068U1 RU2021109335U RU2021109335U RU205068U1 RU 205068 U1 RU205068 U1 RU 205068U1 RU 2021109335 U RU2021109335 U RU 2021109335U RU 2021109335 U RU2021109335 U RU 2021109335U RU 205068 U1 RU205068 U1 RU 205068U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
differentiator
amplitude
analog multiplier
Prior art date
Application number
RU2021109335U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Борисович Колесников
Original Assignee
Евгений Борисович Колесников
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 Евгений Борисович Колесников filed Critical Евгений Борисович Колесников
Priority to RU2021109335U priority Critical patent/RU205068U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU205068U1 publication Critical patent/RU205068U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/04Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents involving adjustment of a phase shifter to produce a predetermined phase difference, e.g. zero difference

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электроизмерительной технике, и может быть использована в различных радиотехнических устройствах, использующих квадратурное расщепление синусоидального сигнала, а также в счетчиках реактивной электрической энергии. Устройство содержит дифференциатор, первый и второй амплитудные детекторы, блок деления и аналоговый перемножитель, причем вход устройства соединен с входами дифференциатора и первого амплитудного детектора, выход дифференциатора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход аналогового перемножителя соединен с выходом устройства.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности устройства. 2 ил.The utility model relates to electrical measuring equipment and can be used in various radio engineering devices using quadrature splitting of a sinusoidal signal, as well as in reactive electrical energy meters. The device contains a differentiator, first and second amplitude detectors, a division unit and an analog multiplier, and the input of the device is connected to the inputs of the differentiator and the first amplitude detector, the output of the differentiator is connected to the first input of the division unit and the input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the division unit , the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first amplitude detector, and the output of the analog multiplier is connected to the output of the device. The technical result of the claimed utility model is to improve the accuracy of the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике, и может быть использована в различных радиотехнических устройствах, использующих квадратурное расщепление синусоидального сигнала, а также в счетчиках реактивной электрической энергии.The utility model relates to electrical measuring equipment and can be used in various radio engineering devices using quadrature splitting of a sinusoidal signal, as well as in reactive electrical energy meters.

Известно устройство для сдвига фаз на 90° [Авторское свидетельство СССР №1511705 МПК G01R 25/04, G01R 25/00, опубл. 30.09.1989 г.], содержащее фазосдвигающий элемент, фазовый детектор, интегратор, управляемый делитель напряжения и сумматор, причем вход интегратора соединен с выходом фазового детектора, один из входов которого соединен с входом фазосдвигающего элемента, являющегося входом устройства, выход сумматора является выходом устройства и соединен со вторым входом фазового детектора, а входы сумматора - соответственно с выходами фазосдвигающего элемента и управляемого делителя напряжения, а управляющий вход - с выходом интегратора.Known device for phase shift by 90 ° [USSR author's certificate No. 1511705 IPC G01R 25/04, G01R 25/00, publ. 09/30/1989], containing a phase-shifting element, a phase detector, an integrator, a controlled voltage divider and an adder, and the input of the integrator is connected to the output of the phase detector, one of the inputs of which is connected to the input of the phase-shifting element, which is the input of the device, the output of the adder is the output of the device and is connected to the second input of the phase detector, and the inputs of the adder - respectively with the outputs of the phase-shifting element and the controlled voltage divider, and the control input - with the output of the integrator.

Недостатком данного устройства является невысокая его точность, обусловленная тем, что оно не обеспечивает равенства амплитуд входного и выходного напряжений в широком диапазоне частот.The disadvantage of this device is its low accuracy, due to the fact that it does not provide equality of the amplitudes of the input and output voltages in a wide frequency range.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является устройство сдвига фазы на 90° [Патент на ПМ №168431 РФ, МПК G01R 25/04, опубл. 02.02.2017 г.], содержащее дифференциатор, сумматор, управляемый делитель напряжения, первый и второй амплитудные детекторы и ПИ-регулятор, а сумматор выполнен дифференциальным, причем вход устройства соединен с входом первого амплитудного детектора и входом дифференциатора, выход которого соединен с входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входом второго амплитудного детектора и является выходом устройства, а выходы первого и второго амплитудных детекторов подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам сумматора, выход которого через ПИ-регулятор соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения.The closest analogue to the proposed utility model is a phase shift device by 90 ° [Patent for PM No. 168431 RF, IPC G01R 25/04, publ. 02.02.2017], containing a differentiator, an adder, a controlled voltage divider, the first and second amplitude detectors and a PI controller, and the adder is made differential, and the input of the device is connected to the input of the first amplitude detector and the input of the differentiator, the output of which is connected to the input of the controlled voltage divider, the output of which is connected to the input of the second amplitude detector and is the output of the device, and the outputs of the first and second amplitude detectors are connected, respectively, to the non-inverting and inverting inputs of the adder, the output of which is connected through the PI regulator to the control input of the controlled voltage divider.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа. Устройство в установившемся режиме обеспечивает равенства амплитуд входного и выходного напряжений в широком диапазоне частот. Однако наличие в устройстве ПИ-регулятора приводит к снижению его быстродействия в переходных режимах, а значит и потере точности. Это объясняется наличием определенного времени переходного процесса при обработке ПИ-регулятором сигнала ошибки в переходных режимах, обусловленном наличием в регуляторе интегральной составляющей коэффициента передачи.This technical solution was chosen as a prototype. In a steady state, the device ensures equality of the amplitudes of the input and output voltages in a wide frequency range. However, the presence of a PI controller in the device leads to a decrease in its response rate in transient modes, and hence to a loss of accuracy. This is due to the presence of a certain time of the transient process when the PI regulator processes the error signal in transient modes, due to the presence of the integral component of the transmission coefficient in the regulator.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности устройства.The technical result of the claimed utility model is to improve the accuracy of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство сдвига фазы на 90°, содержащее дифференциатор, первый и второй амплитудные детекторы, причем вход устройства соединен с входами дифференциатора и первого амплитудного детектора, дополнительно введены блок деления и аналоговый перемножитель, выход дифференциатора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход аналогового перемножителя соединен с выходом устройства.The specified technical result is achieved by the fact that a division unit and an analog multiplier are additionally introduced into the known 90 ° phase shift device containing a differentiator, first and second amplitude detectors, and the input of the device is connected to the inputs of the differentiator and the first amplitude detector; the input of the division unit and the input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first amplitude detector, and the output of the analog multiplier is connected to the output of the device.

Существенными отличиями предлагаемого устройства являются введение блока деления и аналогового перемножителя и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение точности устройства.Significant differences of the proposed device are the introduction of a division unit and an analog multiplier and the organization of new connections between the elements of the device. The combination of elements and connections between them provide a positive effect - increasing the accuracy of the device.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений Uвх, U1, U2 и Uвых.FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - timing diagrams of voltages U in , U 1 , U 2 and U out .

Преобразователь (фиг. 1) содержит дифференциатор 1, блок деления 2, аналоговый перемножитель 3 и два пиковых детектора 4 и 5.The converter (Fig. 1) contains a differentiator 1, a division unit 2, an analog multiplier 3 and two peak detectors 4 and 5.

Преобразователь работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока uвх=Um вхsinωt подается на входы дифференциатора 1 и амплитудного детектора 5.The converter works as follows. The input sinusoidal AC voltage u in = U m in sinωt is fed to the inputs of the differentiator 1 and the amplitude detector 5.

На выходе дифференциатора 1 формируется напряжение u2, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону опережения, амплитуда которого пропорциональна частоте ю входного сигнала uвх (фиг. 2):At the output of the differentiator 1, a voltage u 2 is formed , phase-shifted relative to u in by an angle of 90 ° towards the lead, the amplitude of which is proportional to the frequency u of the input signal u in (Fig. 2):

Figure 00000001
Figure 00000001

где Um вх - амплитуда входного напряжения;where U m in - the amplitude of the input voltage;

U1m - амплитуда выходного напряжения дифференциатора;U 1m - the amplitude of the output voltage of the differentiator;

ω - круговая частота входного напряжения;ω is the circular frequency of the input voltage;

R - сопротивление резистора дифференциатора;R is the resistance of the differentiator resistor;

С - емкость конденсатора дифференциатора.C is the capacitance of the differentiator capacitor.

После деления выходного напряжения дифференциатора на его амплитуду U1m, формируемую амплитудным детектором 4, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение u2=cosωt с единичной амплитудой, которое поступает на первый вход аналогового перемножителя 3.After dividing the output voltage of the differentiator by its amplitude U 1m , formed by the amplitude detector 4, in the division unit 2, a voltage u 2 = cosωt with a unit amplitude is formed at its output, which is fed to the first input of the analog multiplier 3.

В аналоговом перемножителе 3 производится перемножение напряжения u2 с амплитудным значением входного напряжения Um вх, поступающим с амплитудного детектора 5, в результате на его выходе и на выходе устройства формируется напряжение uвых=Um вхcosωt, тем самым происходит восстановление амплитуды входного напряжения Um вх. В результате на выходе устройства формируется напряжение uвых, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90°.In the analog multiplier 3, the voltage u 2 is multiplied with the amplitude value of the input voltage U m in , coming from the amplitude detector 5, as a result, a voltage u out = U m in cosωt is formed at its output and at the output of the device, thereby restoring the amplitude of the input voltage U m in . As a result, a voltage u out is formed at the output of the device, which is phase-shifted relative to u in by an angle of 90 °.

Таким образом, в предлагаемой полезной модели исключение ПИ-регулятора приводит к повышению быстродействия устройства в переходных режимах, тем самым достигается технический результат - повышение точности устройства.Thus, in the proposed utility model, the elimination of the PI controller leads to an increase in the speed of the device in transient modes, thereby achieving the technical result - an increase in the accuracy of the device.

При практической реализации предлагаемого устройства дифференциатор 1 можно выполнить по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. Аналоговый перемножитель 3 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. Блок деления 2 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель на микросхеме К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. Амплитудные детекторы 4 и 5 можно выполнить по одной из известных схем (А.Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29).In the practical implementation of the proposed device, the differentiator 1 can be made according to the well-known scheme on an operational amplifier (OA) with a timing RC circuit. Analog multiplier 3 can be performed on the KR525PS3 microcircuit. Division 2 can be performed on an op-amp by including a multiplier on the K525PS3 microcircuit in its negative feedback circuit. Amplitude detectors 4 and 5 can be made according to one of the well-known schemes (A.J. Peyton, V. Wolsh. Analog electronics on operational amplifiers. - M .: BINOM, 1994, p. 292, Fig. 11.17; p. 304, Fig. . 11.29).

Claims (1)

Устройство сдвига фазы на 90 градусов, содержащее дифференциатор, первый и второй амплитудные детекторы, причем вход устройства соединен с входами дифференциатора и первого амплитудного детектора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок деления и аналоговый перемножитель, причем выход дифференциатора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, а выход аналогового перемножителя соединен с выходом устройства.A 90-degree phase shift device containing a differentiator, first and second amplitude detectors, and the input of the device is connected to the inputs of the differentiator and the first amplitude detector, characterized in that it additionally includes a division unit and an analog multiplier, and the differentiator output is connected to the first input of the unit division and the input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the first amplitude detector, and the output of the analog multiplier is connected to the output of the device.
RU2021109335U 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE RU205068U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109335U RU205068U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109335U RU205068U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU205068U1 true RU205068U1 (en) 2021-06-25

Family

ID=76505036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109335U RU205068U1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU205068U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215482U1 (en) * 2022-10-10 2022-12-14 Евгений Борисович Колесников FREQUENCY TRIPLE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141673C1 (en) * 1997-11-21 1999-11-20 АОЗТ научно-производственная фирма "Прорыв" Phase shifting device
CN101315397A (en) * 2008-06-25 2008-12-03 中国海洋石油总公司 Amplitude phase measuring method
CN105092969A (en) * 2015-07-23 2015-11-25 中国人民解放军后勤工程学院 Phase frequency coupling method for phase difference estimation
RU168431U1 (en) * 2016-10-10 2017-02-02 Евгений Борисович Колесников 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141673C1 (en) * 1997-11-21 1999-11-20 АОЗТ научно-производственная фирма "Прорыв" Phase shifting device
CN101315397A (en) * 2008-06-25 2008-12-03 中国海洋石油总公司 Amplitude phase measuring method
CN105092969A (en) * 2015-07-23 2015-11-25 中国人民解放军后勤工程学院 Phase frequency coupling method for phase difference estimation
RU168431U1 (en) * 2016-10-10 2017-02-02 Евгений Борисович Колесников 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215482U1 (en) * 2022-10-10 2022-12-14 Евгений Борисович Колесников FREQUENCY TRIPLE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU168700U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU205068U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU206074U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU168431U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU196044U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU166785U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU167707U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
Piao et al. Conditioning circuit for capacitive position sensor with nano-scale precision based on AC excitation principle
RU168550U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU206669U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ACTUAL VALUE OF AC VOLTAGE
RU212274U1 (en) PHASE-SENSITIVE AC TO DC VOLTAGE CONVERTER
RU205166U1 (en) AC / DC MEASURING CONVERTER
RU2644612C1 (en) Measuring transducer of variable voltage into constant one
RU214462U1 (en) POWER FACTOR METER
RU215007U1 (en) ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER
RU211821U1 (en) AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER
RU215529U1 (en) FREQUENCY TRIPLE
RU187664U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU226073U1 (en) MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE
RU213443U1 (en) POWER FACTOR METER
RU206322U1 (en) HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER
RU206073U1 (en) CONTROLLED PHASE RETURNER
RU215482U1 (en) FREQUENCY TRIPLE
RU208079U1 (en) CONTROLLED PHASE REFRACTOR
RU168701U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER