Устройство для сравнения фаз

Устройство для сравнения фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ по авт. св. № 991329, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него дополнит.ельно введены первый и второй элементы И, триггер, элемент ИЛИ и блок формирования сигнала большей паузы, первый и второй входы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственно к входам А и В устройства, а выход через элемент ИЛИ соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого через дополнительный триггер подключен к шине Установка О, а выход соединен с установочными входами первого и второго счетных триггеров и входом управления дополнительного триггера, причем выход первого дополнительного элемента И соединен с вторым входом элемента ИЖ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) . 4(51) G 01 R 25/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 991329 (21) 3693222/24-21 (22) 13. 01. 84 (46) 30.06.85. Бюл. 9 24 (72) P,Â. Коровин, И.И. Ковтун и И.А. Черепнев (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 991329, кл. G 01 R 25/04. 1981 (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

ФАЗ по авт. св. )(991329, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него дополнительно введены первый и второй элементы И, триггер, элемент ИЛИ и блок формирования сигнала большей паузы, первый и второй входы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственно к входам А и В устройства, а выход через элемент ИЛИ соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого через дополнительный триггер подключен к шине "Установка О", а выход соединен с установочными входами первого и второго счетных триггеров и входом управления дополнительного триггера, причем выход первого дополнительного элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

11

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что. блок формирования сигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ, триггер, первый и второй электронные ключи, блок сброса, интегратор, блок сравнения, нуль-орган и источник опорного напряжения, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому и второму ключам и блоку сравнения, выходом соединенному с одной стороны, через блок сброса с интегратором, а с другой стороны, — с элементом ИЛИ, 64626 два равноз начных входа которого соединены соответственно с входами А и В устройства, а выход подключен к счетному входу триггера прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам интегратора, выход которого объединен с вторым входом блока сравнения и нуль-органом, выход которого является выходом блока формирования сигнала большей паузы.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано, например, в устройствах регулирования фазы и фазометрах. 5

По основному авт.св. Ф 991329 устройство для сравнения фаз, позволяющее визуально контролировать нулевой сдвиг фаз и фиксировать изменение фазы в пределах 0+ 180 10 в сторону опережения или отставания и содержащее первый и второй счетные триггеры, счетные входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устрой- 15 ства, установочные входы объединены между собой, а выходы соединены с входами первого и второго формирователей, первые выходы которых подключены к первому элементу И, а 20 вторые выходы соединены с входами синхронизации соответственно пер- вого и второго синхронизируемых триг геров, установочные входы которых объединены с выходом первого эле- 25 мента И, а информационные входы соответственно первого и второго синхронизируемых триггеров подключены к выходам второго и первого счетных триггеров, кроме того, прямые выходы синхронизируемых триггеров подключены соответственно через первый и третий инверторы.к соответствующим индикаторным устройствам, а инверсные выходы объединены через второй элемент И с вторым индикатором (1 j.

Недостатком известного устройства является неоднозначность индикации отставания или опережения фазы.При r этом для однозначного определения соответствующего соотношения фаз необходимо. чтобы импульс установки в "0" был совмещен по: времени с большей паузой между входными сигналами. В противном случае,при совершенно одинаковом взаимном расположении входных сигналов в зависимости от момента поступления им-!! !! If пульсного сигнала Установка 0 загорается или индикатор опережения фазы-или индикатор отставания фазы, что приводит в конечном итоге к индикации не действительного, а противоположного сдвига фаз. . Цель изобретения — повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз дополнительно введены первый и второй элементы И, триггер, элемент

ИЛИ и блок формирования сигнала большой паузы, первый и второй входы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственно к входам А и В устройства, а выход через элемент ИЛИ соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого через дополнительный триггер подключен к шине "Установка "0", а выход соединен с установочными входами первого и второго счетных триггеров з 1164626 4 и входом управления дополнительного триггера, причем выход первого дополнительного элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

Кроме того, блок формирования сигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ, триггер, первый и второй электронные ключи, блок сброса, интегратор, блок сравнения, нуль-орган и источник опорного напряжения, 10 первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому и второму ключу и блоку сравнения, выходом соединенному, с одной стороны, через блок сброса с 15 интегратором, а с другой стороны— с элементом ИЛИ, два равнозначных входа которого соединены соответственно с входами А и В устройства, а выход подключен к счетному входу» 20 триггера, прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого ивторого ключей, выходы которых под- . ключены соответственно к первому и 25, второму входам интегратора, выход которого объединен с вторым входом

1 блока сравнения и нуль-органом, вы". ход которого является выходом блока формирования сигнала большей паузы.. З0

На фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема устройства для сравнения фаз," на фиг. 2—

: электрическая функциональная схема блока формирования сигнала большей паузы," на фиг. 2 — электрическая

35 схема интегратора.

Устройство для сравнения фаз содержит первый 1 и второй 2 формирова.; тели коротких импульсов, первый, 40 элемент И 3, первый 4 и второй 5 синхронизируемые триггеры, первый инвертор 6, второй элемент И 7, второй инвертор 8, первый 9, второй, 10 и третий 11.индикаторы, первый 15

12 и второй 13 счетные триггеры,первый 14 и второй 15 дополнительные элементы И, дополнительный триггер 16, элемент ИЛИ 17 и блок

18 формирования сигнала большей 50 паузы, первый вход которого объединен с входом А устройства и входом элемента И 14, а второй — с входом

В устройства и другим входом элемента И 14. Первые выходы формирова- 55 телей 1 и 2 объединены через элемент И 3 с установочными входами триггеров 4 и 5. Прямые выходы триггеров 4 и 5 через соответствующие инверторы 6 и 8 подключены к индикаторам 9 и 11. Инверсные выходы триггеров 4 и 5 объединены через элемент И 7 с индикатором 10. Выходы блока 18 и элемента И 14 подключены через элемент ИЛИ 17 к одному входу элемента И 15, другой вход которого через триггер 16 соединен с шиной "Установка "0", а выход подключен к установочным входам триггеров 12, 13 и 16.

Блок 18 (фиг. 2) формирования сигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ 19, триггер 20, электронные ключи 21 и 22, блок 23 сброса, интегратор 24, блок 25 сравнения, нуль-орган 26 и источник 21 опорного напряжения. Выходы источника 27 подключены к электронным клю- чам 21 и 22 и блоку 25 сравнения, выход которого соединен с блоком

23 сброса и элементом ИЛИ 19 ° Входы элемента KIH 19 являются входами блока 18, выход элемента ИЛИ 19 подключен к счетному входу триггера

20, разноименные выходы которого соединены соответственно с входами управления ключей 21 и 22. Выход ключа 21 соединен с вторым входом интегратора, третий вход которого . подключен к выходу ключа 22. Выход интегратора 24 соединен с вторым входом блока 25 сравнения и входом нуль-органа, выход которого является выходом блока 18.

Интегратор 24 (фиг. 3) содержит конденсатор 28 и резисторы 29 и

30. Цифрами 31 — 33 обозначены соответственно первый, второй и третий входы интегратора, цифровой 34— выход интегратора. !

Один из возможных вариантов устройства, реализующий такой алгоритм работы, приведен на фиг ° 2.

Источник опорного напряжения иа первом и. втором выходах вырабатывает разнополярные напРяжения UBHx„=

=)UBz, B I Величина опорного напряжения на третьем выходе выбирается такой, что при выбранной постоянной цепи заряда интегратор до этого уровня зарядится за время t причем

Т.< t 2T (где Т вЂ” период входных сигналов на выходах А и В.

Электронный ключ 22 обеспечивает возрастание, а ключ 21 — падение напряжения на интеграторе 24. Блок

1164626

23 сброса представляет собой элек-. тронный ключ, аналогичный ключам .

21 и 22, например транзисторный, и предназначен Для быстрого уменьшения нуля напряжения на интеграторе, Нуль-орган 26 обеспечивает срабатывание и формирование выходного импульса по нулевому уровню сигнала на выходе интегратора 24. Блок 25 сравнения срабатывает при достижении напряжением на интеграторе 24 значения П,„.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда сигнал последовательности А несколько опережает сигнал последовательности В.

В исходном положении триггеры 4 и 5 и счетные триггеры l2 и 13 установлены в состояния, при которых на их прямых выходах присутствует низкий уровень напряжения, а на инверсных — высокий. Входные сигналы

А и В поступают соответственно на входы счетных триггеров 12 и 13.

Исходное состояние счетных триггеров 12 и 13 обеспечивается сигналом, поступающим с элемента И 15 на их установочные входы.

Входные сигналы А и В поступают ЗО соответственно на входы счетных триггеров 12 и 13. По переднему фронту импульса с вьгсода триггера

12 на выходе формирователя 1 формируется импульс, который поступает 35 на вход синхронизации триггера 4.

Однако триггер 4 не перебрасывается, так как на его информационном входе и прямом выходе — низкие уровни напря жения. Пб переднему фронту импульса с выхода триггера 13 на выходе формирователя 2 формируется импульс, который поступает на вход синхронизации триггера 5. Так как на информационном входе триггера 5 в это время присутствует высокий уровень напряжения, а на прямом выходе низкий, .он перебрасывается и на ет о прямом выходе устанавливается высокий уровень напряжения. В результате открывается инвертор 8 и засвечивается индикатор 11. Если сигнал

"В" опережает сигнал "А", работа устройства аналогична выше описанной, с той лишь разницей, что сра- 55 батывает триггер 4, открывается инвертор 6 и засвечивается индикатор

9. В случае совпадения фаз сигналов срабатывает элемент И 3 и на его вых де появляется сигнал, устанавли— вающий триггеры 4 и 5 в состояния, при которых на их прямых выходах присутствуют низкие уровни напряжения. В результате срабатывает элемент И 7, что приводит к засвечиванию индикатора 10.

Однако надежность индикации одного и того же сдвига фаз зависит от момента .времени, в который на установочные входы счетного триггера 12 и 13 поступил сигнал "Установка "0"

Функцию обеспечения подачи сигнала установкй во время строго определенной паузы выполняют элементы.

14 — 18, которые работают следующим образом.

Сигнал установки нуля с входа

lt 1! 11

Установка О поступает на первый (единичный, например) вход триггера

16, который запоминает факт подачи

1 этого сигнала ° . На выходе триггера

16 при этом состоянии имеется высокии разрешающий потенциал, поступающии на элемент И 15. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 17, совпадающий по времени с большей паузой, поступа.ет на второй вход элемента И 15, проходит через него на выход, поступает на установочные входы триггеров 12 и 13, а также на второй (нулевой) вход триггера 16. При этом триггер 16 перебрасывается, высокий потенциал на его выходе сменяется низким и триггер 16 не изменяет .своего состояния до поступления следующего сигнала установки нуля. Сиг-. нал на выходе элемента ИЛИ !7 обусловливается наличием сигналов или на выходе элемента И 14, или на выходе блока 18. Элемент И 14 предназначен для выработки сигнала большей паузы в том случае, когда входные сигналы А и В хотя бы частично совпадают во времени так как факт их совпадения свидетельствует о том, что после окончания последнего из этих двух импульсов следует единственная в периоде пауза,Блок 18 предназначен для формирования сигнала в интервале большей из пауз при несовпадении во времени входных импульсов на входах

А и В и работает следующим образом.

На первые входы элемента KIH 1,9 поступают сигналы с входов А и В

1164626

Поступление этих сигналов может начинаться или до сигнала Установ!

1 fI ка 0 н а входе триггера 1 6, или после этого сигнала . Проходящие неочер едно через элемент ИЛИ 1 9 сигналы меняют состояние триггера 2 О, в результате чего на его выходах поочередно появляются высокие пот е нциалы . Высокий потенциал, поступающий на электронный ключ 2 1, открыв а ет ег о на время соответствующей паузы, при этом напряже ние с ис точника 2 7 опорного напряжения пост упает интегратор 2 4, в результате чего выходное напряжение интегратора увеличива ет ся . Высокое напряжение, поступающее на вход электронного ключа 2 2 в течение паузы, об еспечива ет поступление на интегратор 24 напряжения противоположного знака с второго выхода источника 2 7 .

Таким обра з ом, напряжение на выходе интегратора т о возрастает, то убывает . Возможны два варианта работы этого блока . вариант . Длительность управляющего сигнала на входе электронного ключа 2 1 больше, чем длительность управляющего сигнала на входе эле ктр онно го ключа 22 . . В течение большей паузы напряжение на выходе интегратора 2 4 возрастает настолько, чт о в интервале меньшей паузы оно не опускается до нуля . Значит, с приходом следующей большей паузы оно возрастает еще больше . Такое возрастание пр оисходит до тех пор, пока уровень выходного напряжения интегратора 24 не достигает значения уровня напряжения на третьем выходе ис точника 2 7 . При сравнении этих уровней срабатывает блок 2 5 сравнения, сигнал с ег о выхода через блок 23 сброса быстро уменьшает напряжение на выходе интегратора 24 до нуля . Этот же сигнал поступает на элемент ИЛИ 1 9 и переводит триггер

2 0 в противоположное состояние .

В результате этого длительность сигнала на управляющем входе электронного ключа 2 1 становится короче длительности сигнала на управляю-, щем входе ключа 22, в результате чего длительность процесса возраста, ния напряжения на выходе инте гратора 2 4 становится меньше длительности процесса уменьшения напряже8 ния на выходе интегратора. Следовательно, в течение большей паузы уменьшающееся напряжение на.выходе интегратора 24 достигает нулевого значения быстрее конца паузы, что фиксируется нуль-органом 26, сигнал которого является выходным сигналом блока 18.

TI вариант. Длительность управляю1О щего напряжения на входе электронного ключа 21 меньше длительности управляющего напряжения на входе ключа 22.

Как указывалось выше, в этом

15 случае в течение большей паузы напря. жение на выходе интегратора достигает нулевого значения и работа блока 18 практически аналогична работе его в первом варианте после

20 появления сигнала на выходе блока

25 сравнения. Интегратор .24 может быть выполнен по различным схемам.

Один из возможных вариантов его реализации, представлен на фиг. 3.

25. Интегрирующим элементом является конденсатор 28. Переменные резисторы 29 и 30 служат для уравнивания скорости изменения напряжения на емкости при его возрастании и уменьшении.

Введение в бсновное устройство . блока формирования сигнала большей паузы и остальных элементов позволяет независиио îp момента подачи сигнала "Установка "0" произвести. выработку разрешающего импульса на установку нуля счетных триггеров только в те моменты времени, которые соответствуют большой паузе между

4О .входными сигналами.

Введение первого дополнительного элемента И обеспечивает формирование управляющего импульса на

1 установку нуля в том случае когда

45 импульсы входных последовательнос .тей перекрывают друг друга. Дополнительный триггер и второй элемент

И запоминают факт подачи сигнала на установку нуля и обеспечивают

5О независимость этой установки от длительности сигнала.

Таким образом, исключается неод-. нозначная индикация строго опреде1 ленного соотношения фаз входных сигналов в зависимости от времени подачи сигнала установки устройства .в-исходное состояние. При этом

Составитель В. Шубин

Редактор Л, Пчелинская Техред С. Йовжий

Корректор О. Тигор

Заказ 4181/41 . Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

9 1164626 10 повышается надежность работы устрой- создается возможность автоматизации ства, возрастает достоверность срав- сравнения фаз и приведения устройст. нения фаз двух сигналов. Кроме того. ва в исходное. состояние.