Устройство для определения знака разности фаз

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ .ЗНАКА РАЗНОСТИ ФАЗ, содержащее соединенный с клеммой опорного напряжения первый входной формирователь, выходом соединенньй с формирователем коротких импульсов,второй входной формирователь и триггер знака,выход которого соединен с выходом устройства, от.личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения , нулевого значения фазового сдвига, оно снабжено третьим входным формирователем , в-торым и третьим триггерами знака , выходы которых соединены .соответственно с вторым и третьим выходами устройства, тремя элементами И, тремя элементами ИЛИ и элементом ИЛИ-НЕ, причем выход формирователя коротких импульсов подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И, выходы второго и третьего входных формиро- , вателей соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого в свою очередь подключен к рабочему входу первого триггера знака, выходы второго и третьего входных формирователей также через вторые входы соответствующих элементов И подключены к рабочим входам второго и третьего триггеров знака соответственно, установочные входы всех триггеров знака подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, при этом входы первого элемента ИЛИ соединены с выходами второго и третьего элементов И, входы второго элемента (Л ИЛИ соединены с выходами первого и третьего элементов И, а входы третьего элемента ИЛИ - с выходами первого и второго элементов И, к первым входам второго и третьего входньтх формирователей подключены катоды первого и второго выпрямитель ;о ел го СП ных элементов, вторые входы второго и третьего входных формирователей подключены к средним точкам первого и второго резистивных делителей, к заземленным входам которых подключены аноды третьего и четвертого выпрямительных элементов, катоды которых объединены с анодами второго и первого выпрямительных элементов соответственно .и подключены к клемме измеряемого напряжения, вторые входы резистивных делителей подключены к клемме источника питания.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 1) g G 0l R 2

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3720353/24-21 (22) 02. 04.84 (46) 30.11.85. Бюл. У 44 (71) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика" (72) В. Ю. Волынский и А. Н. Тупиков (53) 621.317.77(088.8)

:(56) Авторское свидетельство. СССР

Ф 631842, кл. G 01 R 25/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 700843, кл. G 01 К 25/00, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЗНАКА РАЗНОСТИ ФАЗ, содержащее соединенный с клеммой опорного напряжения первый входной формирователь, выходом соединенный с формирователем коротких импульсов, второй входной фор— мироваталь и триггер знака, выход которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения нулевого значения фазового сдвига,, оно снабжено третьим входным формирователем, вторым и третьим тригге рами знака, выходы которых .соединены .соответственно с вторым и третьим выходами устройства, тремя элементами И, тремя элементами ИЛИ и элементом ИЛИ-НЕ, причем выход формирователя коротких импульсов подклю. чен к первым входам первого, второго и третьего элементов И, выходы второго и третьего входных формиро„„SU„„1195275 А, вателей соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого в свою очередь подключен к рабочему входу первого триггера знака, выходы второго и третьего входных формирователей также через вторые входы соответствующих элементов И подключены к рабочим входам второго и третьего триггеров знака соответственно, установочные входы всех триггеров знака подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, при этом входы первого элемента ИЛИ соединены с выходами второго и третьего элементов И, входы второго элемента

ИЛИ соединены с выходами первого и третьего элементов И, а входы тре-. тьего элемента ИЛИ вЂ” с выходами первого и второго элементов И, к первым входам второго и третьего входных формирователей подключены катоды первого и второго выпрямительных элементов, вторые входы второго и третьего входных формирователей подключены к средним точкам первого и второго резистивных делителей, к заземленным входам которых подключены аноды третьего и четвертого выпрямительных элементов, катоды которых объединены с анодами второго и первого выпрямительных элементов соответственно и подключены к клемме измеряемого напряжения, вторые входы резистивных делителей подключены к клемме источника питания.

1 ll

Изобретение относится к фазовым измерениям и может быть использовано . при управлении электропечными инерционными установками, например печами графитации.

При управлении такими инерционными объектами, как печь графитации, требуется надежное определение знака разности фаз для поддержания оптимального состояния электрического режима, когда фазовый сдвиг равен или близок нулю.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет определения третьего. состояния — отсутствие фазового сдвига между измерительными электрическими параметрами.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для определения знака разности фаз; на фиг. 2 — циклограмма работы устройства, где а — опорное напряжение, соответствующее измеряемому напряжению; 0 — напряжение, по амплитуце и фазе соответствующее измеряемому току.

Устройство содержит первый, второй и третий входные формирователи

1, 2 и 3. Входы формирователя 1 подключены к клемме опорного напряжения, второй вход соединен дополнительно с общим пр водом. Первые входы формирователей 2 и 3 подключены к катодам вылрячительных элементов 4 и 5, а вторые входы — к средним точкам резистивных делителей 6,7 и 8,9 соответственно, к заземленным входам которых подключены аноды выпрямительных элементов 10 и ll. Катоды выпрямительных элементов 10 и 11 объедине-. ны с анодами выпрямительных элементов 5 и 4 соответственно и подключены к клемме измеряемого напряжения, вторые входы резистивных делителей

6,7 и 8,9 подключены к клемме источника питания. Выход входного формирователя 1 через формирователь 12 коротких импульсов подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И 13, 14 и 15. К вторым входам элементов И 14 и 15 подключены выходы входных формирователей 2 и 3 соответственно, а к второму входу элемента И 13 подключены объединенные элементом ИЛИ-HF.

16 выходы . формирователей 2 и 3. Выходы элементов И! 3, 14 и 15 подключены к . рабочим входам первого, второго и третьего триггеров 17, 18 и 19 зна95275

55

t0

45 ка .соответственно, к установочным входам которых подключены выходы первого, второго и третьего элементов

ИЛИ 20,21 и 22, при .этом элемент

ИЛИ 20 объединяет выходы элементов

И 14 и 15, элемент ИЛИ 21 — выходы элементов И 13 и 15, а элемент

ИЛИ 22 — выходы элементов И 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

Опорное напряжение подается на входной формирователь l, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, совпадающие по фазе и длительности с положительной полуволной опорного напряжения (фиг. 2, вых. 1). На вход формирователя 2 пропускается положительная полуволна измеряемого напряжения, а на вход формирователя 3 — отрицательная полуволна измеряемого напряжения.

Это достигается соответствующим включением выпрямительных элементов

4,5 и 10,11. .Потенциал на втором входе формирователя 2 составляет величину Ц (пороговое напряжение, l

11оР определяемое соотношением резистивных делителей 6 и 7), поэтому прямоугольный положительный импульс появится на выходе формирователя 2 в момент, когда измеряемое напряжение, подаваемое на первый вход формирователя 2, станет больше величины

Б„, а исчезнет, когда измеряемое

I напряжение меньше величины Пп (фиг. 2, вых 2).

Потенциал на втором входе формирователя 3 составляет !!„ (порого12 вое напряжение, определяемое соотношением резистивных делителей 8 и

9), поэтому прямоугольный положительный импульс появится на выходе формирователя 3 в момент, когда измеряемое напряжение, подаваемое на первый вход формирователя 3, станет больше величины U а исчезнет, когда измеряемое напряжение станет меньше Ut! „ (фиг. 2, вых. 3).

Рассмотрим случай, когда измеряемое напряжение б отстает от опорного .напряжения а на величину, большую 5 9,, обусловленную резистивными целителями 8 и 9, т.е. величиной Uä„

Как видно (фиг. 2.Х) измеряемое напряжение б отстает от опорного а на столько, что короткий импульс

t сформированный формирователем 12 (фиг. 2 вых 12) совпадает с прямо1195275

50 з угольным импульсом, сформированным формирователем 3 (фиг. 2, вых. 3).

В момент совпадения этих импульсов .с выхода элемента И 15 на рабочий вход триггера 19 знака поступает короткий импульс, равный по длительности импульсу на выходе формирователя 12 (фиг. 2, вых. !5) и триггер 19 знака устанавливается в единичное состояние, т.е. на его выходе 1б появляется сигнал логической "1" фиг, 2, вых. 19), свидетельствующий о том, что измеряемое напряжение отстает от. опорного на величину, большую д (.

На.рабочие входы остальных триггеров 17 и 18 знака в этом случае импульсы не поступают.

В случае., когда измеряемое напря.— .жение б опережает опорное напряжение а на .величину, большую, чем +Vz обусловленную резистивными делитеI лями 6 и 7, т.е. величиной U u (фиг. 2.g), короткий импульс, сформированный формирователем 12, совпадает с прямоугольным импульсом, сформированным формирователем 2 . (фиг. 2, вых. 2). В момент совпадения этих импульсов с выхода элемента

И 14 на рабочий вход триггера 18 пос30 тупает короткий импульс (фиг. 2, вых. 14), равный по длительности импульсу на выходе формирователя 12, и триггер 18.знака устанавливается в единичное состояние, т.е. на его выходе появляется сигнал логической

".1"., свидетельствующий о том, что измеряемое напряжение опережает опорное на величину, большую 4 . Од-, .новременно этот же импульс с выхода элемента И 14 поступает через элемен-40 ты ИЛИ 20 и 21 на установочные входы триггеров 17 и 19, устанавливая в нулевое состояние тот- из них, который до этого находился в единичном состоянии (в нашем. примере триггер 19). Такая ситуация будет наблюдаться, если произойдет резкая смена режимов .(скачкообраэно), т.е. если измеряемое напряжение, ранее отстающее от опорного на величину, большую л У,, скачкообразно станет опережать на величину большую 89<.

Если же величина фазового сдвига измеряемого напряжения относительно опорного находится в зоне значений 55 .Π— 9 при опережении опорного, то устройство работает следуюшим образом (фиг. 2.Ш).

На выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 будет сигнал логической 1" тогда, когда измеряемое напряжение находится в следующем соотношении:

1! (1 пор и зм по

Опорное напряжение проходит через ноль в тот момент, когда О (U (1

ИЗм (Uz . В этом случае совпадает пор по времени сигнал логической "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 (фиг. 2, вых. 16) и короткий импульс на выходе формирователя 12 (фиг. 2,. вых. 12) (момент перехода через ноль опорного напряжения). На выходе элемента 13 появится. короткий импульс (фиг. 2, вых . 13), который установит триггер 17 знака в единичное состояние (фиг. 2, вых. 17) и сбросит через элементы 21 и 22 тот триггер знака, который до этого находился в единичном состоянии фиг. (фиг. 2, вых. 18).. .Если опорное напряжение будет проходить через ноль в тот момент времени, когда — U (U (Р

2. пор (опорное напряжение опережает измеряемое на величину, меньшую д „ ), то и в этом случае будет совпадение по времени сигнала логической "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 и короткого импульса на выходе формирователя 12, и триггер 17 знака установится в единичное состояние.

Таким образом, изменяя напряжение смещения на вторых входах формирователей 2 и 3, можно обеспечить искусственно сдвиг начальных и конечных фронтов положительных выходных импульсов относительно точки перехода синусоидального напряжения через

"0" (середины полупериода измеряемого напряжения). Величина этого сдвига определяется соотношением резистивных делителей 6,7 и Я, 9 и определяет искусственный фазовый сдвиг по фронтам (А1„ — для отрицательной полуволны; ЛЧ2 — для положительной полуволны измеряемого напряжения ).

Пороги срабатывания формироватеI лей 2 и 3 U è п,, введенные с помощью резистивных .делителей 6,7 и 8,9 позволяют избежать непосредственно перехода устройства из состояния Л М (0 в состояние а 0 и наоборот..Переход осуществляется через состояние устройства р 9 =О.

Значит если необходимо, чтобы на выходе триггера 18 появился сигнал логической "1" в случае, когда /(-Y., а на выходе триггера

19 — в случае, когда gq> N, то, обозначив реэистивные делители 6,7, 8 и 9 соответственно R1 R2 R3 и

R4, получим следующие соотношения:

Rl в лИ

R3 Uc

° R4 Цмп з п .М где U — напряжение, подаваемое на резистивные делители 6,7 и 8,9.

)195275

Uz Ä вЂ” величина амплитуды измеряемого напряжения.

При этом должно соблюдаться условие Uz U Введенная. таким об+í0 разом зона нечувствительности С позволяет избежать состояния так йа зываемого "дребезга", который появляется при медленной смене знака разности фаз, а также в случае, когда

10 +N и -М предельно допустимые раз0 е ности фаз,подавать индикационные или управляющие сигналы для поддержания режима разности фаз в пределах от -M до +N

1195275 и„

-Каор х

Вык.1

Вых. 2

Вых.3

Вых./

Вык.fá игл. Я

Вык%

Вых. f$

Вых.2

Вых.g

Вых.20

Вых.17

Bbe.O

Выла алма г

Составитель Н. Агеева

Редактор М. Петрова Техред С.Мигунова Корректор C. Черни

Заказ 7410/49 . Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

11303, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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