En la actualidad, hay muchas formas de diseñar un detector de fase. Este se puede hacer con cualquier dispositivo no lineal, es decir, aprovechando esa característica se puede diseñar un circuito que a su salida se obtenga la suma y la diferencia de las frecuencias de las señales de entrada. Es decir, el detector de fase funciona como un circuito mezclador de frecuencias y por tanto puede ser diseñado como tal.
Suponiendo una señal de entrada de la forma x (t)= Am cos (wm*t + θ), al mezclarse con la señal de referencia xc (t)= Ac cos (wc*t + φ), produce la señal:
CAPÍTULO 3. PROPUESTA DE REDISEÑO DEL BLOQUE DEL COORDINADOR
41 xp (t) = Ac*Am cos (wm*t + θ) * cos (wc*t + φ), la cual al desarrollar la identidad se
obtiene: = 𝐴𝑐∗𝐴𝑚
2 cos(𝑤𝑚𝑡 + 𝜃 − 𝑤𝑐𝑡 − 𝜑) + 𝐴𝑐∗𝐴𝑚
2 cos(𝑤𝑚𝑡 + 𝜃 + 𝑤𝑐𝑡 + 𝜑)
Si la frecuencia de la señal de entrada y referencia no son iguales, a la salida se obtiene una señal con las frecuencias suma y diferencia de la entrada.
Si las dos señales poseen la misma frecuencia, es decir wm=wc la señal se puede simplificar obteniéndose a la salida del circuito mezclador:
= 𝐴𝑐∗𝐴𝑚
2 cos(𝜃 − 𝜑) + 𝐴𝑐∗𝐴𝑚
2 cos(2𝑤𝑐𝑡 + 𝜃 + 𝜑)
Puede observarse que cuando las señales a la entrada del mezclador son iguales entonces a la salida se obtiene una señal con componente de corriente directa y otra con una componente del doble de la frecuencia de entrada.
Analizando la componente continua, se puede demostrar fácilmente que para dos señales con la misma frecuencia, siempre que presenten un desfasaje mayor que 90 grados, se obtiene una señal continua negativa y en caso de presentar un desfasaje menor de 90 grados entonces se obtiene una señal continua positiva a la salida del mezclador. La amplitud de la componente continua está determinada por el valor del coseno.
Suponiendo que la línea horizontal a la entrada del visor 9SHA119M1 corresponde con el semieje x, esta particularidad del circuito mezclador puede ser utilizada para identificar si la señal de entrada se encuentra por encima o por debajo de la horizontal. Para ello se puede seleccionar el voltaje referencial del estator del GVR que corresponda a la señal de referencia con una fase de 90 o 270 grados. Por lo que en función de si el voltaje de la componente directa es positivo o negativo, se puede determinar si el movimiento del cohete es en sentido positivo o negativo del semieje y, lo que corresponde al cabeceo del cohete.
El mismo principio puede aplicarse entonces para determinar el movimiento del cohete en la horizontal, pero seleccionando el voltaje referencial con una fase de 0 o 180 grados que nos brinda el GVR y en función del voltaje positivo o negativo, determinar si el movimiento es en sentido positivo o negativo del semieje x, lo que corresponde al curso del cohete.
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42 Aprovechando esta característica de los circuitos mezcladores, solo se debe eliminar el duplicado de frecuencia. Para ello se utiliza un filtro paso bajo, para suprimir esta componente de la señal y obtener solo la componente de corriente directa. El filtro debe ser capaz de atenuar toda señal a partir de 150Hz, debido a que las señales de entrada poseen una frecuencia de 75Hz.
Por lo que para el caso en cuestión se diseñó un filtro de primer orden con una atenuación de -25 db para la banda de atenuación, correspondiente a partir de 150Hz. La figura 3.8 muestra el filtro utilizado.
Figura 3.8 Filtro paso bajo del detector de frecuencia.
Posterior al filtrado de la señal se utilizó el circuito integrado ADG1236YRUZ, el cual representa un selector analógico. El integrado consta de dos selectores los cuales ambos se utilizan en el proceso de rediseño, uno para el curso y otro para el cabeceo. El selector internamente funciona con un diodo, el cual es el encargado de seleccionar un canal u otro en función de si el voltaje en el ánodo es superior o inferior a 0.7v.
El voltaje rectificado del semiciclo positivo de la señal obtenida del amplificador de potencia, corresponde a la magnitud del desvío del cohete en cabeceo, que en función del detector de fase se decide si es hacia arriba o hacia abajo, mientras que el voltaje rectificado del semiciclo negativo corresponde a la magnitud del desvío del cohete en curso, hacia la derecha o izquierda en función del detector de fase.
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43 El rediseño de este proceso se representa en la figura 3.9, en la cual el diodo D1 y el amplificador U1 trabajan en conjunto, de forma tal que el diodo D1 selecciona el semiciclo positivo de la señal y lo deja en el primer pin del selector, mientras que el amplificador U1 invierte la señal y luego con el diodo D2 selecciona el semiciclo negativo, de forma tal que en el segundo pin del selector está presente la misma onda que en el primer pin pero invertida.
Figura 3.9 Etapa de desplazamiento de frecuencia.
El selector solo deja pasar al rectificador de media onda una de las dos señales, la cual se convierte en una señal de corriente directa proporcional a la amplitud máxima de la onda. El proceso de rediseño para el semiciclo negativo es idéntico al explicado anteriormente, pero con la particularidad de que los diodos se colocan opuestos al rediseño anterior.
El rediseño propuesto reduce dos de los cuatro voltajes de referencia que se deben producir en el estator del GVR, haciendo más sencillo y compacto el diseño de este.
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