Нуль-орган

Нуль-орган

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

«»651309

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

N АВТОРСКОМУ СВИДВТБЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. свид-ву

2 (51) М. Кл

g 0З В 1 01 (22) ЗаЯвлено 23.08.76 (21) . 2398931/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

ГнеударстеенньФ немнтет

СССР ае делам иэабретеннй н етнрытий

Опубликовано 05.03.79Бюллетень № 9 (53) УДК 621.317 (088,8) Дата опубликования описания 07.03.7 (72) Авторы изобретения

Л. К. Рукина и В. Г. Кнорринг

Ленинградский. ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (71) 3аявитель (54 ) НУЛ Ь-ОРГАН

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть ис- . пользовано при построении цифровых вольтметров постоянного тока дйскретного уравновешивания, а также в цифровых приборах других типов и в устройс вах автоматики, где требуется определять знак разности двух близких напряжений.

Известен нуль-орган генераторного типа, содержащий в качестве . основных узлов балансный дифференциальный) усилитель, блочные генераторы, импульсные ключи. Выходной сигнал такого нуль-органа в зависимости от знака сигнала некомпенсации, появляется на одном из выходов нуль-органа в виде постоянной частоты следования импульсов, что позволило создать новый класс цифровых приборов следящего тина (lf .

Недостаток такого нуль-органа— сравнительно высокий порог чувствительности, вызванный дрейфом.

Наиболее близким к предложенному является нуль-орган, содержащий первый преобразователь иапряжеиия в частоту соединенный через входной ключ со входамп нуль органа, второй преобразователь напряжения в частоту и блок управления, :подключенный к управляющему входу входного ключа 2(.

Такой нуль--орган имеет ряд достоBHcTB: малый порог чувствительности, огределяемый флуктуациями фазы генераторов, его выходной сигнал несет информацию не только о знаке, но и о величине сигнала некомпенсации.

К недостаткам известного нуль-Органа следует отнести: сравнительно большой дрейф во времени разностной частоты уп20 равляемых генераторов, практически оп ределякиций его порог; быстродействие нуль-органа ограничено и определяется периодом сигнала разностной частоты.

651309

Целью настоящего изобретения являетcII усовершенствование этого нуль-органа путем исключения указанных недостатков.

Для достижения цели в йуль- орган введены фазовый компаратор, ключи, импульсные модуляторы, одновибратор, генераторы линейно-изменяющегося напряжения, блоки памяти и формирователь, причем выход фазового компаратора через первый ключ подсоединен к двум цепям, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого генера1 тора линейно-изменяющегося напряжения, первого импульсного модулятора первого блока памяти и формирователя, а вторая— из последовательно соединенных второго генератора линейно-изменяющегося на " - пряжения, второго импульсного модулятора, второго ключа, управляющий вход которого соединен с блоком управления, и второго блока памяти, выход которого соединен с "входом второго преобразователя напряжения в частоту, выход которого через одновибратор соединен с входом фазового компаратора и управляющими входа.ли импульсных модуляторов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого нуль-органа; не фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого нуль-органа.

На фигурах обозначены: входной ключ 1, преобразователи напряЖения в частоту 2, 3, одновибратор 4, фазовый компаратор 5, ключ 6, генераторы линейно- изменяющегося напряжения 7,8, импульсные модуляторы, 9,10, блоки памяти 11,12, формирователь 13, ключ 14, блок фазовой автоподстройки частоты 15 (ФАП), аналоговый блок определения знака 16, блок управления 1 7.

Нуль-- орган работает в два такта.

Первый такт предназначен для выравнивания частот следования.импульсов на выходах преобразователей напряжения в частоту 2,3 (такт коррекции дрейфа нуля). Одновременно устанавливается некоторый начальный сдвиг фаэ между этими последовательностями импульвов.

Зти операциин выполняются с помощью блока фазовой авгонодстройки 15. Второй тахт служит для определения знака разности входных напряжений нуль-органа О, и. U путем анализа знака сдвига фаз между сигналами с выходов блоков 2,и 4 относительно исходного, установленного в первом такте.

Эта операция выполняется с помощью аналогового блока определения знака

16. Последовательность проведения операций установки нуля и определения знака задается блоком управления 17.

Рассмотрим подробнее принцип действия нуль-органа;

В первый такт по сигналу "ФАП (см. фиг. 2) от блока управления 17 ключ 1 (см. фиг, 1) занимает нижнее положение, а ключ 14 — замкнут. При этом сигнал О„отключается от входа нуль-органа и на оба его входа (которые одновременно являются входами преобразователя напряжения в частоту 2) подключается напряжение Ц, . В этом случае разность входных напряжений нуль-органа равна нулю.

Первйй пришедший после этого импульс с выхода преобразователя напряжения в частоту 3 запускает одновибратор 4, выходной импульс которого передним фронтом замыкает ключи моду45 ляторов О, 10 и конденсаторы 20 и 21 заряжаются соответственно до напряжения на конденсаторах 18 и 19. Задним фронтом импульса одновибратора 4 фазовый компаратор 5 возвращается в ис50 ходное состоя ие и конденсаторы 18 и

19 разряжаются через ключ 6. Последук щему импульсу цикл работы повторяется.

Через несколько периодов сигнала с частотой 1 переходной процесс заканчи55

Пень автоматической коррекции дрейфа пуля является фазовой системой регулнров:.ни|я, поэтому для ее надежцой

В исходном состоянии преобразователи напряжения в частоту 2 и 3 генерируют равные частоты f 3y, имеющие произвольный начальный фазовый «llBHI

На выходе фазового компаратора 5 получается сигнал прямоугольной формы, скважность которого зависит от сдвига

30 фаз между входными сигналами(см. фиг. 2). При этом импульсы с одновибратора 4 устанавливают фазовый компаратор 5 в состс;ние, при котором ключ 6 открыт и конденсаторы 18 и 19 раэря3S жены, а импульсы с выхода генератора

2 ставят фазовый компаратор 5 в положение, при котором ключ 6 закрывается и конденсаторы 18 и 19 заряжаются.

6513 работы необходимо обеспечить условия устойчивой работы

,,>о 1.Т с2 где 9 > — чувствительность преобразователя йапряжения в частоту 3;

8 — чувствительность генератора линейно-изменяющегося напряжейия 8; — период следования импульсов

t с выхода преобразователя напряжения в частоту 2.

В первый такт измерения параллельно с переключением ключа модулятора tS

10 переключается ключ модулятора 9 .и с конденсатора 18 напряжение,переписывается на конденсатор 21, в результате чего перед началом второго такта конденсатор 21 помнит значение напря- 20 жения определенной величины, при этом напряжение на сопротивление 22 равно О.

Во второй такт работы нуль-органа по сигналу Знак" от блока управления 25

17 ключ 1 переходит в верхнее положение, а ключ 14 разомкнут, в результате чего на вход нуль-органа подаются входные сигналы Юх и У, и размыкается цепь фазовой автоподстройки частоты таким образом, что конденсатор 20 сохраняет значение напряжения, соответствующее исходному положению, При этом суть происходящих в фазовом компараторе 5 и ключах 9,10 процессов не меняется, меняются только роли преобразователей напряжении в частоту.

2,3. Действительно, если в нервом такте частота преобразователя напряжения в частоту 2 была постоянна, а управ40 лялся преобразователь напряжения в частоту 3 изменяющимся на конденсаторе

20 напряжением, то во втором такте картина обратная — частота с выхода

45 одновибратора 4 постоянна, а частота. сигнала с выхода преобразователя напряжения в частоту 2 меняется в зависимости от изменения разности сравниваемых напряжений 3 х и U < . Так же, как и в первом такте,на компараторе

5 сравниваются не частоты сигналов с блоков 2, 4, а фазовые сдвиги между этими сигналами, В результате на вы-! ходе компаратора 5 получается сигнал

55 переменной скважности, управляющий работой цепи заряда, разряда генератора линейно-изменяющегося напряжения

7. С прихоиом импульса оановибратора

09 б

4 замыкается ключ импульсного моду лятора 9 и на цепочку из резистора 22 и конденсатора 21 подается напряжение большее (или меньшее), чем напряжение, запомненное в предыдущем такте на конденсаторе 21. При этом на резисторе 22 появляется импульс, полярность которого зависит от знака разности напряжений.

Таким образом, по полярности импульса на резисторе 22 можно судить о знаке разности входных сигналов нуль-органа. Для определения знака разности входных сигналов во втором такте требуется время, равное 1,5 периодов сигнала с выхода преобразователя напряжения в частоту. Для запоминания полярности импульса на резисторе

22 используется формирователь 13 (на-! пример, триггер Шмидта).

Сравнивая параметры предлагаемого нуль-органа и прототипа видно, что предлагаемый нуль-орган обладает рядом достоинств, которыми прототип не обладает.

1. По сравнению с прототипом время .определения знака разности входных напряжений составляет минимально 1,5 периода входного сигнала фазового компаратора. В прототипе это время определяется периодом разностной частоты, а при включении нуль-органа, например, в схему следящего уравновешивания, эта частота в установившемся режиме составляет десятки герц.

2. По сравнению с прототипом предлагаемый нуль-орган обладает более высокой точностью эа счет введения цепи автоматической коррекции дрейфа нуля.

Формула изобретения

Нуль-орган, содержащий первый преобразователь напряжения в частоту, соединенный через входной ключ со входами нуль-органа, второй преобразователь напряжения в частоту и блох управления, подключенный к управляющему входу входного ключа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены фазовый компаратор, ключи, импульсные модуляторы, одновибратор, генераторы линейно-изменяющегося напряжения, блоки памяти и формирователь, причем выхо» фазового компаратора через пер651309

БНИИПИ Заказ 804/44 Тираж 1014 Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вый ключ подсоединен к двум цепям, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого генератора линейно-изменяющегося напряжения, первого импульсного модулятора, перво- З го блока памяти и формирователя, а вто» рая -. из последовательно соединенных второго генератора линейно изменяющегося напряжения, второго импульсного модулятора, второго ключа, управляющий 10 вход которого соединен с блоком управле ния, и второго блока памяти, выход ко:торго соединен с входом второго преобразователя напряжения в частоту, выход которого через одновибратор соединен с входом фазового компаратора и управляющими входами импульсных модуляторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i

1. Кондалев А. И. Преобразователи формы информации, Киев . Наукова думка; 1965 .

2.- Авторское свидетельство СССР

% 253236, кл. Cj 01 % 36/Ol, 1966..