Пристрій передачі електричних сигналів потужності з змінними частотами та фазами від нерухомого блока до блока, що обертається

1 Устройство передачи электрических сигналов мощности с переменными частотами и фазами от неподвижного блока к вращающемуся блоку, включающее вращающийся трансформатор, первая часть магнитопровода которого является неподвижной, содержит первичную обмотку и размещена в неподвижном блоке, а вторая часть магнитопровода, выполненная с возможностью вращения, содержит вторичную обмотку и закреплена во вращающемся блоке, отличающееся тем, что первичную обмотку запитывают от электрического источника с постоянной частотой, при этом вращающийся блок содержит источник питания со срезом импульса, принимающий мощность вторичной обмотки, цифровое запоминающее устройство, состоящее из цифровой матрицы, содержащей п колонок памяти по m элементов, и вырабатывающее под действием импульса с генератора тактовых импульсов хранимый в памяти цифровой сигнал, содержащий необходимые характеристики формы сигнала, который необходимо получить на вращающемся блоке, разрешающие способности периода и амплитуда которого заданы соответственно п колонками памяти и m элементами для каждого из указанных параметров, аналого-цифровой преобразователь, принимающий указанный хранимый в памяти цифровой сигнал, и усилитель, усиливающий полученный аналоговый сигнал до требуемой величины 2 Устройство по п 1, отличающееся тем, что цифровое запоминающее устройство представляет собой постоянное запоминающее устройство 3 Устройство по п 1, отличающееся тем, что цифровое запоминающее устройство представляет собой запоминающее устройство со стираемой памятью Зоя 4 Устройство по п 1, отличающееся тем, что цифровое запоминающее устройство представляет собой программируемое запоминающее устройство 5 Устройство по п 1, отличающееся тем, что цифровое запоминающее устройство представляет собой динамичное запоминающее устройство 6 Устройство по п 5, отличающееся тем, что записанный в память динамичного запоминающего устройства сигнал программируется и управляется логической системой 7 Устройство по любому из пп 1-6, отличающееся тем, что генератор тактовых импульсов вырабатывает прямоугольный сигнал, который определяет скорость выдачи данных запоминающим устройством 8 Устройство по п 7, отличающееся тем, что оно включает счетчик, который приращивает п колонок памяти и обеспечивает повторение цикла от последней до первой колонки 9 Устройство передачи электрических сигналов по п 8, отличающееся тем, что счетчик включает в себя схему обнуления 10 Устройство по п 9, отличающееся тем, что счетчик включает регистр исходного положения, который позволяет начинать цикл с определенной колонки памяти 11 Устройство по любому из пп 1-10, отличающееся тем, что оно включает систему управления, позволяющую вводить в устройство рабочие параметры в цифровой форме 12 Устройство по п 11, отличающееся тем, что система управления выполнена с возможностью подключения между неподвижным блоком и вращающимся блоком электрооптической схемы, содержащей электролюминесцентный диод, электронно-оптический диод и оптическое волокно 13 Устройство по п 12, отличающееся тем, что электрооптическая схема расположена внутри вращающегося трансформатора соосно с последним 14 Устройство по п 11, отличающееся тем, что система управления выполнена с возможностью подключения между неподвижным блоком и вращающимся блоком радиоэлектрических средств 15 Устройство по п 11, отличающееся тем, что система управления выполнена с возможностью включения между неподвижным блоком и вра О о о 41900 щающимся блоком средства передачи посредством инфракрасного излучения 16 Устройство по любому из пп 11-15, отличающееся тем, что вращающийся блок включает множество идентичных систем, выполненных с возможностью подачи различных сигналов, параметры которых регулируют с помощью регистра приведения в исходное положение Настоящее изобретение касается устройства передачи электрических сигналов мощности с переменными фазами и переменной частотой от неподвижного блока к вращающемуся блоку Из патента Франции известно использование устройства передачи электрических сигналов мощности с переменными частотами и фазами от неподвижного блока к вращающемуся блоку, включающее вращающийся трансформатор, первая неподвижная часть магнитопровода которого содержит первичную обмотку, а вторая, выполненная с возможностью вращения относительно первой части, содержит вторичную обмотку Данное известное устройство предназначено для передачи периодической электрической мощности с постоянной частотой (обычно промышленной частотой мощности 50 и 400 Гц) и известной формой (в данном случае - синусоидальной) ная обмотка выполнена с возможностью ее питания от электрического источника с постоянной частотой, при этом вращающийся блок дополнительно содержит источник питания со срезом импульса, принимающий сигнал со вторичной обмотки, цифровое запоминающее устройство, состоящее из цифровой матрицы, содержащей п колонок по m элементов, и вырабатывающее под действием импульса с генератора тактовых импульсов хранимый в памяти цифровой сигнал, содержащий необходимые характеристики, разрешающие способности периода и амплитуда которого соответственно заданы п колонками и m элементами для каждого из указанных параметров, аналогоцифровой преобразователь, принимающий указанный хранимый в памяти цифровой сигнал, и усилитель, усиливающий полученный аналоговый сигнал до требуемой величины Однако данное устройство не позволяет получить на вращающейся части электрический сигнал, форма, частота и фаза которого изменялись бы в широком диапазоне Действительно для достижения оптимального коэффициента полезного действия необходимо использовать резонансную установку Сдвиг фаз между напряжением и током осуществляется известным способом с применением конденсатора, в первичном контуре Включение второго конденсатора во вторичный контур затруднено по технологическим причинам, связанным с его объемом и скоростью вращения вращающегося блока Отсюда следует, что невозможно получить постоянную мощность на зажимах вторичного контура, если частота питающего тока меняется от 0 до 10000 Гц Кроме того, невозможно передавать различные сигналы, не увеличивая количество трансформаторов В предпочтительном варианте исполнения матрица цифровой памяти содержит п колонок, состоящих из m элементов, которые определяют соответственно разрешающую способность по периоду и по амплитуде записанного сигнала Указанное запоминающее цифровое устройство может быть постоянным запоминающим устройством, устройством со стираемой памятью, устройством с программируемой памятью или, наконец, с динамичной памятью В предпочтительном варианте выполнения, устройство согласно изобретению, дополнительно включает счетчик, который приращивает п колонок памяти и повторно выполняет цикл от последней до первой колонки, контур возврата к нулевой позиции и регистр исходного положения Согласно лучшему варианту выполнения изобретения система автоматического регулирования позволяет передавать, с внешней стороны устройства, рабочие параметры, вводимые в цифровой форме Такая передача может быть осуществлена посредством электрооптического контура, предпочтительно, включенного во вращающийся трансформатор, посредством электромагнитного излучения в гамме радиочастот или посредством инфракрасного излучения В целях удобства и лучшего восприятия рассмотрен случай с неподвижным и вращающимися блоками, что, однако, очевидно, что существенным фактором является относительная угловая скорость между двумя блоками Следовательно, необходимо учитывать, что настоящее изобретение в равной степени относится и к случаю, когда оба блока являются вращающимися, в одном или в разных направлениях с относительными угловыми скоростями, которые могут изменяться в широком диапазоне В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его выполнения со ссылками на чертежи, на которых В основу настоящего изобретения поставлена задача устранить недостатки, присущие известным устройствам, а именно, разработать устройства, которые позволили бы получить на вращающейся части электрический сигнал, форма, частота и фаза которого изменялись бы в широком диапазоне, а также обеспечило бы получение постоянной мощности на зажимах вторичного контура, при изменении частоты питающего тока от 0 до 10000 Гц и кроме того, возможность передачи различных сигналов, при этом не увеличивая количества трансформаторов Поставленная задача решается предложенным устройством передачи электрических сигналов мощности с переменными частотами и фазами от неподвижного блока к вращающемуся блоку, включающее вращающийся трансформатор, первая неподвижная часть магнитопровода которого содержит первичную обмотку, а вторая, выполненная с возможностью вращения относительно первой части, содержит вторичную обмотку, и в соответствии с изобретением, первич 41900 - фиг 1 изображает в качестве примера вращающийся трансформатор известного типа, - фиг 2 - схему передающего устройства в соответствии с изобретением - фиг 3 - схему счетчика, используемого в устройстве согласно изобретению, - фиг 4 - вращающийся трансформатор, обеспечивающий передачу данных электрическим способом, - фиг 5 - общий вид установки, включающей множество идентичных систем, способных вырабатывать различные сигналы Изображенный на фиг 1 вращающийся трансформатор позволяет передавать электрическую мощность от неподвижного блока 1 к вращающемуся блоку 2 Указанный трансформатор состоит из первой части 3 магнитопровода, закрепленной в неподвижном блоке 1, внутри которого располагается первичная обмотка 4, и второй части 5 магнитопровода, размещенной во вращающемся блоке 2, внутри расположена вторичная обмотка 6 Части 3 и 5 магнитопровода расположены коаксиально и разделены между собой воздушным зазором 7, имеющим минимальную величину Данный известный вид трансформатора позволяет легко передавать электрическую мощность промышленной частоты независимо от скорости вращения вращающейся части Вышеописанный вращающийся трансформатор используется для реализации устройства согласно изобретению, представленного на фиг 2 Вторичная обмотка 6 передает электрическую мощность постоянной частоты синусоидальной формы на источник питания 8 со срезом импульса известного типа, который запитывает постоянным током различные схемы, входящие в устройство согласно изобретению Согласно главной характеристике изобретения форма сигнала, которую хотят получить на вращающейся части, записывается в цифровое запоминающее устройство ЗУ 9 Последнее состоит из матрицы, содержащей п колонок по m элементов в каждой Элементы m каждой колонки соответствуют значению аналогового сигнала, выраженного в двоичных единицах Двоичная кодовая комбинация обеспечивает разрешающую способность амплитуды сигнала, п колонок соответствуют разрешающей способности периода Указанное цифровое ЗУ 9 может быть постоянным запоминающим устройством (обычно называемым ROM), устройством со стираемой памятью (обычно называемым EPROM), устройством с программируемой памятью (обычно называемым RAL) или устройством с динамической памятью (обычно называемым RAM) С целью модификации сигнала, записанного в ROM, EPROM или RAL, необходимо вносить изменения в саму составляющую Кроме того, в случае запоминающего устройства RAM, сигнал может быть запрограммирован и стерт самой логической схемой, управляемой счетчиком, описываемым ниже Формообразование сигнала осуществляется аналого-цифровым преобразователем 10 Последний преобразует в напряжение значение двоичной кодовой комбинации, представленной на входе запоминающим устройством, т е изображением из m элементов одной из п колонок Уси литель мощности 11 усиливает аналоговый сигнал, поступивший с аналогово-цифрового преобразователя 10 Генератор 12 тактовых импульсов, по существу "метроном" устройства, вырабатывает в момент подачи на него напряжения прямоугольный сигнал Указанный генератор 12 управляет счетчиком 13, более детальная схема которого представлена на фиг 3 Главная функция счетчика 13 заключается в приращении п колонок запоминающего устройства 9 и повторении цикла от последней до первой колонки, с последующей подачей кодовой двоичной комбинации каждой колонки на аналого-цифровой преобразователь 10 Для этой цели последний снабжен регистром 14 приращений Последний может принимать на входе 15 пусковой сигнал, который может в любой момент остановить или возобновить процесс приращения Регистр 16 исходного положения содержит начальный порядок, который регистр 17 колонок должен взять за основу или при питании схемы, или с учетом порядка схемы 18 обнуления, которая, в свою очередь, может регулироваться на входе 19 Регистр 16 исходного положения может принимать на входе 15 сигнал программирования Как указывалось выше, на устройство может быть подано некоторое количество направляющих сигналов Последние поступают главным образом на входы 15 регистра 14 приращений, регистра 16 исходного положения и регистра 18 обнуления Они также могут поступать на усилитель мощности 11, коэффициент усиления которого предпочтительно выбирают в зависимости от напряжения, т е в зависимости от амплитуды полученного сигнала Представленный на фиг 4 вращающийся трансформатор, того же типа, что и трансформатор на фиг 1, снабжен средствами, обеспечивающими электрооптическую связь между неподвижным блоком 1 и вращающимся блоком 2 В неподвижном и вращающемся блоках 1 и 2 магнитопровода по оси указанных средств предусмотрены отверстия В отверстия неподвижной части располагают электролюминесцентный диод 20, который принимает сигналы управления в цифровой форме и передает их на оптическое волокно 21, в свою очередь, связанное с непоказанным электрооптическим диодом, который обеспечивает передачу информации к вращающимся электронным схемам Вышеописанный способ электрооптической передачи не является исчерпывающим Существует возможность использовать несколько электролюминесцентных диодов и несколько электрооптических диодов, скомбинированных различным образом с оптическими волокнами Такой способ связи также может быть расширен Например, существует возможность использовать радиоэлектрическую связь с антеннами, содержащими тонкие провода расположенные соответственно относительно друг друга на неподвижных и вращающихся частях Также может быть предусмотрена связь посредством инфракрасного излучения В устройстве, изображенном на фиг 5, две идентичные схемы монолитно связаны с вращаю 41900 щеися частью, причем каждая из них располагает логической схемой 22 управления, принимающей сигнал от единственного тактового генератора 12 Такие логические схемы управления позволяют управлять изменения фаз от одного сигнала к другому, как это показано на схемах, расположенных в правой части фигуры Описанное устройство позволяет вырабатывать на вращающейся части периодический сиг нал мощности определенной формы с полосой пропускания, которая может быть по меньшей мере 10 кГц Данная полоса пропускания будет зависеть от частоты преобразования аналого-цифрового преобразователя частоты датчика времени, количества колонок запоминающего устройства и наконец, от полосы пропускания усилителя Фиг. 1 Фиг. 2 41900 Фиг. 4 п 71 10 \2 Г 10 Фиг. 5