Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ N-ФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ ПО БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к области электротехники.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет передачи n-фазного напряжения по беспроводной сети.

Наиболее близким устройством по технической сущности является устройство [1], содержащее первый генератор тактовых импульсов 3, первый элемент И 4, первый счетчик 5, первую схему сравнения 6, первый регистр 7, первый дешифратор 8, фазы многофазного источника ЭДС 9_i (i=1…n, n - число фаз), транзисторные ключи 10_i, первые формирователи сигнала 12_i, (i=1…n), вторые формирователи импульса 23_i, симисторы 24_i, фазы нагрузки 25i (i=1…n), выход первого генератора импульсов 3 подсоединен к первому входу первого элемента И 4, выход которого подсоединен к первому входу счетчика 5, выход которого подсоединен к первому входу схемы сравнения 6 и к входу первого дешифратора 8, выход которого подсоединен к входу первого формирователя импульсов 12i, выход которого подсоединен к первому входу ключа 10i, второй вход которого подсоединен к выходу фаз 9i, выход первого регистра 7 подключен к второму входу первой схемы сравнения 6, выход которой подсоединен к второму входу первого счетчика 5, выходы второго формирователя импульсов 23i (i=1…n) подсоединены к вторым входам симистора 24i, выход которого подсоединен к входу нагрузки 25i.

Задача изобретения - создать устройство передачи n-фазной системы напряжений по беспроводной сети. Это решение достигается тем, что в устройство передачи n-фазной системы напряжений по беспроводной сети включены триггер 16, второй генератор тактовых импульсов 17, второй элемент И 18, второй счетчик 19, вторая схема сравнения 20, второй регистр 21, второй дешифратор 22, управляемый ключ 2, формирователь импульса 11i (i=1…n), первый источник смещения 13, передатчик радиосигнала 14, приемник радиосигнала 15, второй источник смещения 26, первый вход управляемого ключа 2 подсоединен к входу устройства 1, второй вход - к выходу источника смещения 13, а выход - к входам фаз 9i, выходы ключей 10i подсоединены к входу формирователя импульсов 11i, выходы которых подсоединены к первому входу передатчика 14, нулевой вход которого соединен с нулевым входом источника 13, выход второго генератора тактовых импульсов 17 подсоединен к первому входу второго элемента И 18, второй вход которого подсоединен к выходу триггера 16, вход которого подсоединен к первому выходу приемника 15, выход второго элемента И 18 подсоединен к первому входу второго счетчика 19, выход которого подсоединен к входу второго дешифратора 22 и к первому входу второй схемы сравнения 20, второй вход которого подсоединен к выходу второго регистра 21, а выход - к второму входу второго счетчика 19, выходы второго дешифратора 22 подсоединены к одноименным входам формирователей 23i, выходы фаз нагрузки 25i подсоединены к входу источника смещения 26, вход которого соединен с нулевым выходом приемника 15, первый выход приемника 15 подсоединен к первым входам симисторов 24i (i=1…n) и входу триггера 16.

Новизна предлагаемого устройства состоит в том, что оно дополнительно содержит триггер 16, второй генератор тактовых импульсов 17, второй элемент И 18, второй счетчик 19, вторая схема сравнения 20, второй регистр 21, второй дешифратор 22, управляемый ключ 2, формирователь импульса 11i (i=1…n), первый источник смещения 13, передатчик радиосигнала 14, приемник радиосигнала 15, второй источник смещения 26, первый вход управляемого ключа 2 подсоединен к входу устройства 1, второй вход - к выходу источника смещения 13, а выход - к входам фаз 9i, выходы ключей 10i подсоединены к входу формирователя импульсов 11i, выходы которых подсоединены к первому входу передатчика 14, нулевой вход которого соединен с нулевым входом источника 13, выход второго генератора тактовых импульсов 17 подсоединен к первому входу второго элемента И 18, второй вход которого подсоединен к выходу триггера 16, вход которого подсоединен к первому выходу приемника 15, выход второго элемента И 18 подсоединен к первому входу второго счетчика 19, выход которого подсоединен к входу второго дешифратора 22 и к первому входу второй схемы сравнения 20, второй вход которого подсоединен к выходу второго регистра 21, а выход - к второму входу второго счетчика 19, выходы второго дешифратора 22 подсоединены к одноименным входам формирователей 23i, выходы фаз нагрузки 25i подсоединены к входу источника смещения 26, вход которого соединен с нулевым выходом приемника 15, первый выход приемника 15 подсоединен к первым входам симисторов 24i (i=1…n) и входу триггера 16.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема устройства.

Устройство передачи n-фазной системы напряжений по беспроводной сети содержит: На фиг. 1 представлены: вход 1, управляемый ключ 2, генератор тактовых импульсов 3, логический элемент И 4, счетчик числа фаз 5, схема сравнения 6, регистр 7, дешифратор 8, фазы 9_i многофазного источника синусоидальной ЭДС (i=1…n), n - число фаз), управляемые транзисторные ключи 10_i (i=1…n), формирователи прямоугольных импульсов 11_i (i=1…n), формирователи управляющих сигналов 12_i (i=1…n), источник постоянного напряжения 13_i радиопередатчик 14, содержащий модулируемый прямоугольными импульсами генератор синусоидальных колебаний и передающую антенну, радиоприемник 15 синусоидальных колебаний, содержащий приемную антенну, предварительный усилитель колебаний, демодулятор, усилитель мощности выделенных прямоугольных импульсов, триггер 16, генератор тактовых импульсов 17, логический элемент И 18, счетчик числа фаз 19, схема сравнения 20, регистр 21, дешифратор 22, формирователь управляющих импульсов 23i (i=1…n), симистор 24 для коммутации импульсов положительной и отрицательной полярности, фазы нагрузки 25i (i=1…n), источник смещения 26.

В исходном состоянии на регистрах 7 и 21 записан код числа фаз n. На триггере 16, счетчике 5 и счетчике 19 хранится код нуля (вход сброса в ноль на триггере 16, счетчиках 5 и 19 на фиг. 1 не показан).

Работа устройства начинается после подачи пускового сигнала по входу 1 на первый вход логического элемента И 4 и на вход ключа 2, после чего импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 3 через открытый элемент И 4 начинают поступать на вход счетчика 5. Код с выхода счетчика 5 поступает на вход дешифратора 8, на выходе которого появляется единичный сигнал только на одном из n его выходов. Единичный сигнал на i-м (i=1…n) выходе дешифратора 8 подается на вход одноименного формирователя сигнала 12_i, выход которого подсоединен к управляющему электроду ключа 10_i. Ключ 10_i в свою очередь обеспечивает передачу входного напряжения i-й фазы 9i на интервале включенного состояния ключа 10_i к полюсам С₁-C₀. При достижении счетчиком 5 числа n на выходе схемы сравнения 6 появляется единичный сигнал, который сбрасывает счетчик 5 в нулевое состояние, после чего цикл передачи импульсов сигналов фаз в линию передачи С₁-С₀ повторяется. Частота генераторов 3 и 17 задается таким образом, чтобы появление очередного сигнала на его выходе соответствовало суммарной задержке сигнала элементами И 4, счетчика 5, дешифратора 8 и формирователя управляющего сигнала 12_i. В результате напряжение между полюсами С₁-С₀ будет состоять из последовательности импульсов. В этой последовательности можно выделить следующую закономерность. После импульса, выделенного из первой фазы многофазного источника, следует импульс, выделенный из второй фазы источника, затем импульс из третьей фазы и т.д. После импульса, выделенного из n-й фазы, следует импульс, выделенный из первой фазы, и т.д.

К полюсам С₁-С₀ поступает последовательность импульсов, выделенная из ЭДС фаз многофазного источника в последовательности, задаваемой схемой управления на элементах 3-8. Для того, чтобы эта последовательность импульсов была всегда положительной, между нулевой точкой многофазного источника ЭДС и полюсом С₀ включается источник Е₀. Источник постоянного напряжения Е₀, величина которого равна амплитуде фазы синусоидального источника, включается между полюсом С₀ и нулевой точкой схемы «звезда» многофазной системы через управляемый ключ 2. Напряжение источника Е₀ суммируется с напряжением импульсов фаз. Величина напряжения импульсов фаз не превышает амплитудного значения ЭДС многофазного источника. Поэтому выделяемые из многофазной системы ЭДС импульсы, суммируясь с Е₀, обеспечивают на полюсах С₁-С₀ импульсы положительной полярности. Их величина будет изменяться в пределах 0-2Е_m.

Последовательность импульсов, поступающая к полюсам C₁-С₀, модулирует радиосигнал генератора радиопередатчика 14. Принимаемый приемник 15 модулированный радиосигнал усиливается, демодулируется и поступает к полюсам С₃-С₂. При работе предлагаемого устройства с полюсов С₃-С₂ приемного блока снимается полученная и выделенная блоком 15 последовательность импульсов, соответствующая последовательности импульсов, поступающих к полюсам С₁-С₀ передатчика.

Для того, чтобы на приемной стороне устройства полярность принимаемых импульсов соответствовала полярности выделенных из многофазной системы импульсов, на приемной стороне устройства включается источник постоянного напряжения Е₀₁. Величина напряжения Е₀₁ должна равняться половине максимального значения импульса Е_1m, поступающего к полюсам С₃-С₂, то-есть E₀₁=Е_1m/2. Источник 26 с напряжением Ε₀₁ включается между нулевой точкой нагрузки, включенной по схеме "звезда", и полюсом С2. После суммирования напряжения импульсов, снимаемых с полюсов С3-С2, с напряжением E₀₁ их величина будет изменяться в пределах от -Е_1m до E_1m. Симистор 24_i (i=1…n) коммутирует соответствующий прямоугольный импульс нужной полярности для последующей передачи его в нагрузку 25_i в соответствии с последовательностью, заданной схемой управления на элементах 17-22.

Сигналы с выхода С3 блока 15 устанавливают в единичное состояние триггер 16, после чего открывается элемент И 18 и импульс с выхода генератора импульсов 17 начинают поступать через открытый элемент И 18 на вход счетчика 19.

С выхода счетчика 19 код поступает на вход дешифратора 22, на выходе которого появляется единичный сигнал только на одном из n его выходов. Единичный сигнал на i-м (i=1…n) выходе дешифратора 22 подается на вход одноименного формирователя сигнала 23_i, который поступает на вход симистора 24_i. Симистор 24_i, в свою очередь, обеспечивает передачу входного напряжения i-й фазы в нагрузку 25_i. Таким образом, сигнал одноименной фазы u_i (i=1…n) длительностью ∇t передается на i-ю фазу нагрузки 25_i (i=1…n). Очередной сигнал на эту же фазу поступит через интервал времени T=∇t∗n. Для генератора 17 частота определяется суммарной задержкой, создаваемой элементами 18, 19, 22, 23.

В блоке 14 последовательность импульсов, снимаемая с полюсов С₁-С₀, управляет амплитудой или частотой радиосигнала синусоидального источника передатчика с ЭДС e=E_mrsin(Ωt). В этой формуле Е_mr - амплитуда ЭДС генератора, Ω - круговая частота радиосигнала. Круговая частота Ω источника радиосигнала значительно больше круговой частоты ω синусоидальных источников многофазной системы Ω>>ω. В случае амплитудной модуляции амплитуда радиосигнала Е_mr постоянна на интервале действия управляющего импульса, поступающего к полюсам C₁-C₀. Эта амплитуда пропорциональна величине соответствующего управляющего импульса. В случае частотной модуляции, частота радиосигнала Ω постоянна на интервале действия соответствующего импульса, поступающего к полюсам C₁-C₀ и пропорциональна его величине. В качестве радиопередатчика 14 и радиоприемника 15 могут использоваться серийно выпускаемые устройства. Например, компанией Infineon Technologies AG (www.infineon.com) выпускаются приемопередатчики SmartLEWIS TRX-TDA 5340, работающие в режимах амплитудной и частотной модуляции (ASK/FSK), имеющие как встроенную антенну, так и коннектор для подключения внешней антенны.

Таким образом технический результат заявляемого изобретения достигается за счет технических средств (блоков и элементов), упомянутых в описании устройства.

Литература

1. Гаврилов Л.П., Титов В.Α., Олейникова О.Л. Устройство передачи n-фазной системы напряжений по двухпроводной сети. Патент №2543500 от 29.10.2012 г.