Двухполупериодный цифровой фазометр

Двухполупериодный цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву. (22) Заявлено 140380 (21) Э43443/18-21 (51) М. КЛ з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3004.82 Бюллетень Мо16 (5 ) УДК 621.317. . 77 (088. 8) Дата опубликования описания 300482 (72) Авторы изобретения

В.П.Улитенко, P.Â.Êoðoâèí и A.Е.Мак (71) Заявитель (54) ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых фазометрических устройствах.

Известен двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измери" тельным временем, содержаций в каждом из двух каналов два формирователя импульсов, последовательно соединенные триггер и элемент совпадения соответствующего полупериода, общие для двух каналов последовательно соединенные элемент ИЛИ, элемент совпадения, счетчик и последовательно соединенные генератор счетных импульсов, формирователь квантующнх импульсов, делитель частоты и триггер, задающий измерительное время, причем входы элемента ИЛИ подключены к выходам элемента совпадения соответствующих полупериодов, вторые входы которых соединены с выходами формирователя квантуюцих импульсов, а вторс/й вход с элемента совпадения счетчика подключен к выходу триггера, задающего измерительное время, при этом фазометр снабжен двумя идентичными элементами задержки и коммутирующим устройством, причем входы первого и второгс элементов задержки подключены соответственно к выходу входного формирователя импульсов по переходу сигнала от плюса к минусу первого канала и к выходу формирователя по переходу сигнала от минуса к плюсу второго канала, а выход первой линии задержки подключен к одному из входов триггера, формирующего импульсы по переходам сигнала от плюса к минусу, второй вход этого триггера соединен с выходом формирователя импульсов второго канала по переходам сигнала от плюса к минусу, выход второй линии задержки соединен с одним из входов

15 триггера, формируюцего импульсы по переходам сигналов от минуса к плюсу, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов первого канала го переходам сигнала от минуса к плюсу (1).

Недостатком известного устройства является низкая точность.

Наиболее близким по технической

-сущности к предлагаемому является двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержаций четыре формирователя импульсов, попарно подключенные к двум входам фазометра, элементы И, первыми входами подключенные к выходам

924610 формирователя импульсов, вторыми входами попарно подключенные к раздельным выходам первого триггера, а выходами попарно подключенные к двум элементам ИЛИ, при этом выходы эле,ментов ИЛИ через последовательное соединение второго триггера и пятого элемента И подключены к входу первого счетчика, второй вход пятого элемента И через шестой элемент И подключен к генератору счетных импульсов 0 а также непосредственно к входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего триггера, вторым входом через элемент задержки соединенного с входом первого тригге-15 ра (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения фазовых сдвигов при пониженном быстродействии. 20

Цель изобретения — повышение точности измерения при одновременном повышении быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий четыре формирователя импульсов, попарно подключенные к двум входам фазометра, элементы И, первыми входами подключенные к выходам формирователей импульсов, вторыми входами попарно соединенные с раздельными выходами первого триггера, а выходами попарно .подключенные к двум элементам ИЛИ, при этом выходы элементов ИЛИ через последовательное соединение второго триггера и пятого элемента И подключены к входу первого счетчика, второй вход пятого элемента И через шестой элемент И подключен к генератору счетных импульсов, а также непосредственно к входу второго счетчика, вы-40 ход которого подключен к первому входу третьего триггера, введены седьмой и восьмой элементы И, третий элемент ИЛИ и четвертый триггер, причем первый вход седьмого элемента И 45 подключен к выходу первого элемента

ИЛИ, второй вход этого элемента И (седьмого) подключен к выходу тре-. тьего триггера, выход этого элемента И подключен к первому входу четвертого триггера, выход которого подключен к шестому элементу И, а второй вход совместно с первым входом восьмого элемента И подключен к выходу второго счетчика, при этом второй вход восьмого элемента И подключен к одному из выходов первого триггера, а выход этого элемента И через третий элемент ИЛИ подключен к входу первого триггера и через элемент задержки к входу четвертого триггера, причем второй вход третьего элемен та ИЛИ является входом запуска фазометра.

На чертеже приведена Структурная схема Фазометра. 65

Двухполупериодный цифровой фазометр содержит четыре формирователя

1-4 импульсов, формирующие короткие импульсы в момент перехода исследуемых напряжений через нуль и попарно подключенные к двум входам фазометра, четыре элемента И 5-8, первыми входами подключенные к формирователям

1-4 импульсов, а вторыми входами попарно соединенные с раздельными выходами триггера 9. Выходы элементов

И 5-8 попарно подключены к двум элементам ИЛИ 10 и 11, подключенным к раздельным входам триггера 12, выход которого через элемент И 13 подключен к счетному входу счетчика 14 результата.

Второй вход элемента И 13 через логический элемент И 15 подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов и соединен непосредственно со счетным входом счетчика 17, выход которого соединен с первыми входами триггеров 18 и 19 и элемента И 20.

Выход триггера 18 подключен к второму входу элемента И 15, второй вход триггера 18 через элемент И 21 подключен к выходу элемента ИЛИ 10. Второй вход элемента И 21 подключен к выходу триггера 19, второй вход которого через элемент 22 задержки подключен к счетному входу триггера 9 и к выходу элемента ИЛИ

23, первым входом соединенного с входом пуска фазометра, а вторым входом с выходом элемента И 20, второй вход которого соединен с одним из выходов триггера 9.

Устройство работает следующим об- разом.

В исходном состоянии после включения формирователей 1 и 3 импульсов формируют короткие импульсы по переходам исследуемых напряжений через нуль от минуса к плюсу, а формирователи 2 и 4 импульсов формируют короткие импульсы по переходам исследуемых напряжений через нуль от плюса к минусу. Импульсы с выхода формирователей 1-4 поступают соответственно на входы элементов It 5-8. В зависимости от состояния триггера 9 короткие.импульсы проходят одновременно либо через элементы И 5 и 7, либо через элементы И 6 и 8. С выходов элементов И 5 и 6 через элемент ИЛИ 10, а с выходов элементов И 7 и 8 через элемент ИЛИ ll короткие импульсы, соответствующие переходам исследуемых напряжений через нуль, поступают на входы триггера 12, который формирует прямоугольнве импульсы напряжения с длительностью, равной временному сдвигу между одноименными переходами исследуемых напряжений через нуль. При этом передние фронты выходных импульсов триггера 12 определяются импульсами на выходе элемента ИЛИ

924610

10, а задние — импульсами на выходе элемента ИЛИ 11. Эти импульсы поступают на вход элемента И, 13. Генератор счетных импульсов 16 вырабатывает короткие импульсы, следующие с .высокостабильным периодом и поступающие на первый вход элемента И 15 °

Счетчики 14 и 17 находятся в исходном нулевом состоянии. Исходное состояние триггера 18 и 19 таково, что напряжение на их выходах, соединеных 10 соответственно с логическими элементами И 15 и 2 1, отсутствует. Для установления счетчиков 14 и 17 и триггеров 18 и 19 может использоваться специальная схема установки устрой- 15 ства в исходное состояние, которая для упрощения на чертеже не показана.

Фазометр запускается сигналом, поступающим с входа "Пуск" на элементщ

ИЛИ. 23. Этот сигнал поступает на счетный вход триггера 9, переключая триггер 9, а также на вход элемента

22 задержки . Эта задержка нужна для обеспечения предварительного сброса на нуль счетчика результата, что можно обеспечить, соединяя вход установки в нуль счетчика 14 с выходом элемента ИЛИ 23.,После задержки в элементе 22 сигнал пуска поступает на вход триггера 19, который перебрасывается и вырабатывает разрешающее напряжение на своем выходе, соединенном с элементом И 21. Первый же

t импульс с выхода элемента ИЛИ 10, поступающий на вход логического элемента И 21, проходит через него и подается на единичный вход триггера 18.

Триггер 18 перебрасывается, и на его выходе, соединенном с элементом И

15, появляется разрешающее напряжение40 в результате чего импульсы с генератора счетных импульсов через эле" мент И 15 поступают на счетчик 17 и на элемент И 13.

Допустим, что после запускающего импульса триггер 9 оказывается в таком положении, что на выход элементов ИЛИ 10 и 11 проходят импульсы c формирователей 1 H 3 импульсов H не проходят импульсы с выхода формирователей 2 и 4 импульсов. При этом триггер 12 вырабатывает прямоугольные импульсы, по длительности соответствующие длительности интерва-5 лов между переходами через нуль исследуемых напряжений от минуса к плюсу. Эти прямоугольные импульсы, поступая на элемент И 13 обеспечивают на его выходе, а следовательно, на входе счетчика 14 результата пачки импульсов. Одновременно импульсы с генератора 16 счетных импульсов через элемент И 15 поступают на счетный вход счетчика 17. Емкость счетчика выбирается такой, что время 65 его заполнения импульсами генератора 16 счетных импульсов равно половине измерительного времени фазометра.

По истечении этого времени на выходе счетчика 17 появляется импульс переполнения, который поступает на нулевые входы триггеров 18 и 19, в результате чего на выходах этих триггеров, соединенных с элементами

И 15 и 21, напряжение исчезает и поступление импульсов генератора 16 на элемент И 13 и на счетчик 17 прекращается. Одновременно сигнал переполнения с выхода счетчика 17 поступает на вход элемента И 20. Поскольку на выходе триггера 9, соединенном с вторым входом элемента И 20, продолжает присутствовать напряжение, этот сигнал проходит на выход элемента И 20 и через логический элемент ИЛИ 23 поступает на вход триггера 9. TpHrгер меняет свое состояние, запирает элементы И 5, 7 и 20 и открывает злементы И 6 и 8. На выход элементов

ИЛИ 10 и 11 проходят импульсы с формирователей 2 и 4 импульсов и не проходят сигналы с формирователей 1 и 3 импульсов. Начиная с этого момента времени, фазометр готов работать по однополупериодной схеме по переходам исследуемых сигналов через нуль от плюса к минусу.

Одновременно с поступлением сигнала на вход триггера 9 импульс с выхода элемента ИЛИ 23 после задержки в элементе 22 задержки поступает на единичный вход триггера 19, в результате чего на его выходе, связанном с элементом И 21, появляется разрешающее напряжение. Как и в предыдущем цикле работы, .непосредственное измерение начинается после поступ- ления на вход элемента И 21 первого же импульса с выхода элемента ИЛИ

10. Этот сигнал, проходя через элемент И 21 на единичный вход триггера

18, перебрасывает триггер 18 в такое состояние, при котором на его выходе, соединенном с элемен том И 15, появляется разрешающее напряжение. Импульсы с генератора 16 поступают на счетчик

17, формируя вторую половину измерительного интервала, и на элемент И

13, который формирует на выходе пачки импульсов.

Счетчик 14 подсчитывает прошедшие через логический элемент И 13 импульсы в течение обоих циклов работы, составляющих в сумме полный измерительный интервал. Выбором частоты генератора 16 счетных импульсов и емкости счетчика 17 можно добиться, чтобы результат измерения выражался непосредственно в единицах измеряемой величины.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый фазометр облада9246(. 0

Формула изобретения

Двухполупериодный цифровой фазометр, преимущественно с постоянным измерительным временем, содержащий четыре формирователя импульсов, попарно подключенные к двум входам фазометра, четыре элемента И, первыми входами подключенные к выходам формирователей импульсов, вторыми входами попарно соединенные с раз.дельными выходами первого триггера, а выходами попарно подключенные к

40 ет повышенной точностью и повышенным быстродействием. Новые элементы и связи, введенные в устройство, дают возможность формировать начала обеих половин измерительного интервала не в произвольный момент времени по от- 5 ношению к пачкам подсчитываемых импульсов на входе счетчика результата, а в строго определенный момент момент начала такой пачки. Формирование начала измерительных интервалов в начале пачки импульсов исключает дополнительные погрешности измерения, возникавшие в известном устройстве за счет рассекания первой пачки импульсов началом измерительно- g го интервала. Быстродействие устройства повышается эа счет максимального сближения сигналов конца первой половины и начала второй половины измерительного интервала. В предла- 20 гаемом устройстве эти сигналы практически совмещены, тогда как в известном устройстве временной сдвиг между пусковыми импульсами должен превышать сумму задержки (в элементе 22) и половины измерительного интервала. двум элементам ИЛИ, и еще два элемента И, при этом выходы элементов

ИЛИ через последовательное соединение второго триггера и пятого элемента И подключены к входу первого счетчика, второй вход пятого элемента И через шестой элемент И подключен к генератору счетных импульсов, а также непосредственно к входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего триггера, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном повышении быстродействия, в него введены седьмой и восьмой элементы И, третий элемент .

ИЛИ и четвертый триггер, причем первый вход седьмого элемента И подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход седьмого элемента И подключен к выходу третьего триггера, выход этого элемента И подключен к первому входу четвертого триггера, выход которого подключен к шестому элементу И, а второй вход совместно с первым входом восьмого элемента И подключен к выходу второго счетчика, прн этом второй вход восьмого элемента И подключен к оДному из выходов первого триггера, а выход этого элемента И через третий элемент. ИЛИ подключен к входу первого триггера и через элемент задержки к входу чет вертого триггера, причем второй вход третьего элемента ИЛИ является входом запуска фазометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.Р 447642., кл. G 01 R 25/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 359608, кл. G 01 R 25 00, 1973.

924610

Составитель В.Афанасьев

Редактор В.Петраш Техред ж. Кастелевич

Корректор Н.Ивыдкая

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

Заказ 2809/62 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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