Цифровой фазометр

 

1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий нуль-орган, включенный между перым входом фазометра и входом блока управления, соединенного через микропроцессор с индикатором, и два элемента И, первые входы которых соединены с формирователем опорной частоты , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности путем уменьшения влияния помех, в него дополнительно введены два временных дискриминатора максимумов, при этом первый временной дискриминатор максимумов включен между первым входом фазометра и вторым входом блока управления , вход второго временного дискриминатора максимумов соединен с втоВСЕ€ОЮЗ ;АЯ .. T 5f -;t:v f,i,; шы-т ш, рым входом фазометра и входом формирователя опорной частоты, а выход - с третьим входом блока управления, два выхода которого подсоединены к вторым входам элементов И выходы кртерых соединены с входами микропроцессора. 2. Фазометр по п.1. отличающийся тем, что блок управления в нем выполнен в виде двух элементов И, трех триггеров и кнопки Пуск, при этом первые входы элементов И соединены с выходами второго дискриминатора максимумов и нуль-органа, вторые - с выходами соответственно i первого и второго триггеров, выход первого элемента И соединен с единич (О ным входом первого триггера, а выход второго - с единичным входом третьего триггера, при этом нулевые входы всех триггеров объединены и подсоединены к выходу первого временного дискриминатора максимумов, единичный вход второго триггера соединен .с кноп кой Пуск, выходы первого и третьего триггеров являются выходами блока 4 СО Эд управления.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае 01) gyp G 01 R 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3429992/18-21 (22) 23.04.82 (46) 23. 09. 84 . Бюл. Ф 35 (72) В.Н. Чинков, В.И.Анохин и Ю.А.Немшилов (53) 621.317.77 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 441523, кл. G 01 R 25/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Н - 811158, кл.G 01 R 25/00, 1981. (54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий нуль-орган, включенный между перым входом фазометра и входом блока управления, соединенного через микропроцессор с индикатором, и два элемента И, первые входы которых соединены с формирователем опорной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния помех„ в него дополнительно введены два временных дискриминатора максимумов, при этом первый временной дискриминатор максимумов включен между первым входом фазометра и вторым входом блока управления, вход второго временного дискриминатора максимумов соединен с вторым входом фаэометра и входом формирователя опорной частоты, а выход — с третьим входом блока управления, два выхода которого подсоединены к вторым входам элементов И выходы котерьх соединены с входами микропроцессора.

2. Фазометр по п.l о т л и ч а юшийся тем, что блок управления вием выполнен в виде двух элементов

И, трех триггеров и кнопки "Пуск", при этом первые входы элементов И соединены с выходами второго дискриминатора максимумов и нуль-органа, вторые — с выходами соответственно первого и второго триггеров, выход Е первого элемента И соединен с единичным входом первого триггера, а выход второго — с единичным входом третьего триггера, при этом нулевые входы всех триггеров объединены и подсоеди Я иены к выходу первого временного дискриминатора максимумов, единичный вход второго триггера соединен..с кноп. кой "Пуск", выходы первого и третьего триггеров являются выходами блока управления.

1114976

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании фазометрической аппаратуры.

Известно цифровое устройство для 5 измерения мгновенного значения сдвига фаз, которое состоит из блока формирования интервалов времени, равных периоду и сдвигу фаэ исследуемых сигналов, ключа периода, ключа фазы,клю- 0 ча счетчика импульсов периода,счетчиков импульсов сдвига фаз, общего счетчика, регистрирующего счетчика, генератора опорной частоты, делителя частоты, двух блоков совпадения, бло- 15 ка управления, блока индикации, сборки ключей,(!)

Недостатками этого устройства являются большая сложность аппаратурной- реализации, недостаточное быстро-20 действие и низкая точность измерения, Наиболее близким к изобретению является цифровой фаэометр мгновенных значений, содержащий блок формирования сигналов (нуль-орган), два эле25 мента И, первые входы которых соединены с выходом генератора опорного напряжения (формирователя опорной частоты), а вторые входы — c блоком формирования сигналов, счестчики им- З0 пульсов периода и сдвига фаэ, входы которых соединены с выходами элементов И, блок управления и последова-; тельно соединенные коммутатор, микропроцессор и индикатор, причем выхо- 35 ды счетчиков соединены с сигнальными входами коммутатора, а выходы блока управления соединены с входами управления блока формирования сигналов коммутатора, микропроцессора и инди- 40 катора )2j.

Однако известный фазометр обладает невысокой точностью эа счет низкой по" мехозащищенности выделения временных интервалов по мгновенным значениям 45 входных напряжений - по переходам через нуль.

Целью изобретения является повышение точнооти измерений путем уменьшения влияния помех. 50

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий нуль-орган, включенный между первым входом фаэометра и входом блока управления, соединенного через микро- 55 процессор а индикатором, и два элемента И, первые входы соторых соединены с формирователем опорной частоты, дополнительно введены два временных дискриминатора максимумов, при этом первый временной дискриминатор максимумов включен между первым входом фазометра и вторым входом блока управления, вход второго временного дискри. минатора максимумов соединен с вторым входом фазометра и входом формирователя опорной частоты, а выход— с третьим входом блока управления, два выхода которого подсоединены к вторым входам элементов И, выходы которых соединены с входами микропроцессора.

Кроме того, блок управления выполнен в виде двух элементов И, трех триггеров и кнопки "Пуск", при этом

I первые входы элементов И соединены с выходами второго дискриминатора максимумов и нуль-органа, вторые — с выходами соответственно первого и второго триггеров, выход первого элемента И соединен с единичным входом пер" вого триггера, а выход второго — с единичным входом третьего триггера, при этом нулевые входы всех триггеров объединены и подсоединены к выходу первого временного дискриминатора максимумов, единичный вход второго триггера соединен с кнопкой

"Пуск", выходы первого и третьего триггеров являются выходами блока управления.

На чертеже приведена блок-схема фазометра.

В состав фаэометра входят нуль-орган 1, временные дискриминаторы 2 и

3 максимумов, формирователь 4 опорной частоты, элементы И 5 и 6, микропроцессор 7, индикатор 8 и блок 9 управления. Блок 9 управления содержит триггеры 10 — 12, элементы И 13 и 14 и кнопку 15 "Пуск".

Входы нуль-органа 1 и первого временного дискриминатора 2 максимумов объединены между собой и подключены к первому входу прибора. Входы второго временного дискриминатора 3 максимумов и формирователя 4 опорной частоты объединены между собой и подключены к второму входу прибора. Формирователь 4 через элементы И 5 и 6 соединен с двумя информационными входами микропроцессора 7, подключенного к индикатору 8. Выход нуль-органа 1 соединен с первым входом элемента И 13, являющимся первым входом блока-9 управления, Второй вход эле1114976 мента И 13 подключен.к выходу триггера 10, единичный вход которого соединен с кнопкой 15 "Пуск". Выход элемента И 13 подключен к единичному входу триггера 11. Выход первого вре- 5 менного дискриминатора 2 максимумов соединен с первым входом элемента И

14, являющимся вторым входом блока 9 управления. Второй вход элемента И

14 соединен с точкой, объединяющей >0 выход триггера ll управляющий вход ! элемента И 5 и первый управляющий

\/ вход микропроцессора 7 и представляющей первый выход блока 9 управления. Выход элемента И 14 подключен 15 к единичному входу триггера 12. Нулевые входы триггеров 10 — 12 объединены между собой, представляют третий вход блока 9 управления и соединены с выходом второго временного 20 дискриминатора 3 максимумов. Единич-. ный выход триггера 12 представляет второй выход блока 9 управления, который подключен,к управляющему входу элемента И 6 и второму управляюще-25 му входу микропроцессора 7. Нулевой выход триггера 12 является третьим выходом блока 9 управления, который подключен к третьему управляющему входу микропроцессора 7. 30

Фазометр работает следующим образом.

Пусть синусоидальные напряжения, между которыми измеряется фазовый сдвиг, 35

0® 0 еюut

0 (М =0 ) 510(,М -Щ ) подаются соответственно на первый и второй вход прибора.

Нуль-органом 1 выделяются переходы напряжения Б1 (t) через нуль, а вре менным дискриминатором 2 — переходы этого напряжения через максимум.Вре- 45 менным дискриминатором 3 выделяются моменты переходов через максимумы напряжения U< (t) . В эти моменты времени формируются управляющие сигналы, поступающие в блок 9 управле ния. Формирователем 4 осуществляется .. преобразование напряжения 02 (С) в пропорциональную частоту следования импульсов @=к, ф =1(,Ue q <-%> 1" где К» - коэффициент передач форми- рователя 4 опорной частоты.

Элементы И 5 и 6 в исходном состоя-. нии закрыты соответствующими потенциалами триггеров 11 и 12 соответственно блока 9 управления.

При нажатии кнопки 15 "Пуск" опрокидывается триггер 10 и подготавливает к работе элемент И,.13. Первый же импульс с выхода нуль-органа 1 проходит через этот элемент и переводит в единичное состояние триггер 11, выходным потенциалом которого переводятся в рабочее состояние элемент

И 5 и элемент И 14. Импульсы с выхода формирователя 4 начинают поступать в один из запоминающих регистров микропроцессора 7, адрес которого выбирается по управляющему сигналу с триггера 11. С поступлением сигнала временного дискриминатора 2 максимумов на элемент И 14 опрокидывается триггер 12, который открывает своим потенциалом элемент И 6 и задает адрес второго регистра микропроцессора

7 для записи импульсов, поступающих с формирователя .4 через элемент И 6.

Сигнал с выхода временного дискриминатора 3 максимумов поступает на нулевые входы триггеров 10 — 12, возвращая их в исходное состояние.

Тем самым элементы И 5 и 6 становятся нечувствительными к импульсам формирователя 4, прекращая их доступ в микропроцессор 7. С нулевого выхода триггера 12 поступает сигнал на третий управляющий вход микропроцессора 7.

Таким образом, элемент И 5 оказывается открытым для прохождения импульсов в течение фазового интервала 0—

/ с (--" + tn) а элемент И 6 — в течение у фазового интервапа - - — (+Я ) °

2 2

За время открытого .состояния элемента И 5 и 6 на соответствующие регистры микропроцессора 7 поступает соответственно количество импульсов

Ф

Н ФЯ

К* Ц ИМ1 к ) u,(t)a(Ä о ritual ; 9 о ".-

ЙЧС (4 И=К Ц {t; j ((,) )

Подставляя в эти формулы выражение (1), получаем

- ФЦ

" щ М-Ч)З(Фk<0дщС05(ф, 1М

1114976

И

-ФЩ

Mz " Uz s n(t Ч3д(М ktU „sing (3) Коды М,1 и N запоминаются в заданных регистрах микропроцессора 7.

Сигнал, поступающий на третий управ. ляющий вход микропроцессора 7 с триггера 12, является командой ".Начало операции", по которой начинает выполняться микропрограмма вычисления фа» зового сдвига

ВНИИПИ Эакаа 6763/31

Тираи 710 Подписмоа

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

Результат вычисления отображается на индикаторе 8.

Таким образом, в предлагаемом изобретении измерение фазового сдвига производится по интегральным значениям напряжения (или пропорциональной ему частоты), что обеспечивает, как и любой интегральный метод обработки, повышение помехозащищенности, а следовательно, повышение точности измерений за счет уменьшения влияния помех, по сравнению с известным, помехозащищенность которого практически нулевая, так как в нем измерение фазовых сдвигов осуществляется по мгновенным значениям напряжения (переходы через нуль).