Устройство для измерения сдвига фаз

 

Изобретение может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах для измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит формирователи 1 и Z,. триггер 3, генератор 12, делитель 13 чг-стоты и счетчики 14, 15 и 16. Введение инвертора 4, одновибраторов 5 и 6, элементов И 7-10 и элемента ШТИ- НЕ 11 с образованием новых связей между элементами устройства позволяет переменно заполнять частоту счетчиков и сократить время на получение результата. При этом из процедуры получения результата исключаются такие вычислительные операции, как умножение или деление кодов чисел, что позволяет повысить точность измерения. 1 ил. () Ю О1 СП 05 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО(ф1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (51) 4 С 01 К 25/08

ИГР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3853327/24-2 1 (22) 13.02,85 (46) 15.09.86. Бюл. ((: 34 (71) харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт электроники им. акад. М.К.Янгеля (72) А.В,Голенко, В,А.Фролов и А.И.Хянникяйнен (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 980013, кл. С 01 R 25/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1068836, кл. G 01 R 25/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА

ФАЗ (57) Изобретение может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах для измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты, Цель изобретения — упрощение устройства. Устройство содержит формирователи 1 и триггер 3, генератор 12, делитель 13 .;."тоты и счетчики 14, 15 и 16. Введение инвертора 4, одновибраторов 5 и 6, элементов И 7-10 и элемента ИЛИНЕ 11 с образованием новых связей между элементами устройства позволяет переменно заполнять частоту счетчиков и сократить время на получение результата. При этом из процедуры получения результата исключаются такие

7 вычислительные операции, как умножение или деление кодов чисел, что позволяет повысить точность измерения, 1 ил.

1257

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах для измерения фазового сдвига электрических колебаний низкой частоты.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет переменной частоты заполнения счетчиков и сокращения времени на получение результата ° 10

Па чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователи

1 и 2, триггер 3, инвертор 4, одновибраторы 5 и 6, элементы И 7-10, элемент ИЛИ-HF. 11, генератор 12, делитель 13 частоты, счетчики 14-16.

При этом вход опорного сигнала че— рез формирователь 1 соединен с входом 20

С триггера 3 и первыми входами эле.— ментов И 10 и ИЛИ вЂ  11. Второй вход элемента И 10 соединен с прямым выходом триггера 3, а его третий вход соединен с выходом делителя 13 частоты, вход которого соединен с генератором

12. Вход синхронизации устройства соединен с D-входом триггера 3, инверсный выход которого соединен с выходом синхронизации устройства и вторым

30 входом элемента ИЛИ-НЕ 11, выход которого в свою очередь соединен с первыми входами элементов И 7-9. Вход измеряемого сигнала через последовательно соединенные второй формирова-. 35 тель 2, одновибратор 5 и второй вход элемента И 8 соединен с входами К триггера 3 и счетчика 14, а также с входом "Запись" счетчика 15..Кроме того, выход формирователя 2 через по- 40 следовательно соединенные инвертор 4, второй вход элемента И 9, одновибратор 6 соединен с входом V счетчика 16.

Помимо этого, выход генератора 12 через второй вход элемента И 7 соеди- 45 нен со счетным входом счетчика 15, выход которого соединен с собственным входом V и счетным входом счетчика

16. Выход элемента И 10 соединен с вычитающим входом счетчика 14, входом g0

R..c÷åò÷èêà 16, при этом информационные выходы счетчика 14 соединены с информационными входами счетчика 15.

Измерение сдвига фаз осуществляется следующим образом. 55

При поступлении на вход синхронизации устройства разрещающего уровня по первому же переходу через нуль

563 2 опорного сигнала Снизу-вверх", преобразованного первым формирователем 1 в однополярные импульсы длительностью в полпериода колебания, триггер 3 устанавливается в "1" по динамическому входу, формируя на входе элемента

И 10 уровень "1"., который в совокупности с присутствующим на другом его входе уровнем "1" с первого формирователя 1 разрешает прохождение импульсов с делителя 13 частоты на вход счетчика 14, устанавливая его в состояние И = С вЂ” N „, где С вЂ” объем счетчика. Первый же импульс вызывает обнуление счетчика 16. По оконча-нии полупериода опорного сигнала на выходе первого формирователя 1 оказывается уровень логического "0, запрещая по первому входу элемента И 10 прохождение импульсов на счетчик 14.

Одновременно этот же сигнал по одному входу вместе с нулевым уровнем с инверсного входа триггера 3 по другому входу элемента ИЛИ-:IF. 11 устанавливает на его выходе уровень логической

"1", который, поступая на вход элемента И 7, разрешает прохождение импульсов с генератора 12 квантующих импульсов на счетчик 15. Очевидно, что при равной частоте квантования временных интервалов, пропорциональных соответственно полупериоду и сдвигу фаз сигналов, число квантую-, щих импульсов составило бы 1О, и

N;. Но так .как частота квантования последнего из указанных интервалов выше в 180 раз (при измерениях в градусах) или в раз (при измерениях в радианах), то за интервал, пропорциональный сдвигу фаз, подсчитывается число импульсов соответственно

180 N или i N импульсов. Первый из этой серии импульсов переполняет ,счетчик 15, вызывая появление импуль са на его выходе, который, поступая на его вход разрешения параллельной записи, вызывает в свою очередь перенос кода числа И из счетчика 14 в счетчик 15. Так как этот импульс, который поступает и на счетный вход счетчика 16, является лишним, то его исключение осуществляется с соответствующим подключением разрядов. Объем счетчика 15 тоже равен С, где С вЂ” постоянное число, поэтому при поступлении в него No импульсов происходит его переполнение и соответствующий импульс снова вызывает запись в

125756 3

180N".

Ю=

0,5Т вЂ” число квантующих импульсов, которое было бы подсчитано за временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз при равенстве квантующих частот, 35 равное сдвигу фаз в градугде N численно сах.

Если измерение осуществляется в радианах, то

7N

Т 1

0,5 т т. е. отсчет рез.льтата получают в радианах. о

Если сдвиг фаз превышает 180 или 4 то в момент начала счета квантующих импульсов за временной интервал, пропорциональный сдвигу фаз, в счетчик 16 параллельно записывают код числа 180 для измерения в градусах И или числа для измерения в радианах. Запись осуществляют подачей короткого импульса на вход разрешения параллельной записи указанного счетчика 16 результата, формируемого од- 55 новибратором 6 при появлении на выходе элемента И 9 уровня логической "1", определяемого уровнями логической него числа И и суммирование единицы в счетчике 16. Таким образом, счетчик

15 выполняет функцию делителя с заданным коэффициентом деления N, „ . При переходе через нуль в любом направлении измеряемого сигнала одновибратор

5 формирует короткий импульс, кото-рый, пройдя через элемент И 8 (так как на другом его входе присутствует логическая "1"), переводит в нулевое состояние триггер 3, обнуляет счетчик 14 и устанавливает в состояние С счетчик 15, подготавливая его к следующему циклу измерения. Причем указанный импульс, если он формируется 15 в первый полупериод опорного сигнала, не проходит через элемент И 8, так как на другом его входе в это время присутствует логический 0 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 11, определяемый 2С уровнем логической "1" с формироватеSIR 1 °

Если измерение осуществляют в гра— дусах, то с учетом коэффициента деления делителя 13 частоты, равного 180, 25 в суммирующем счетчике 16 результата получают число

1 на его входах соответственно с выхода инвертора 4 и элемента ИЛИ-НЕ

11.

При цифровом измерении сдвига фаз предложенным устройством по сравнению с прототипом исключаются такие вычис-, лительные операции, как умножение или деление кодов чисел, что позволяет значительно повысить точность измере— ния.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз, содержащее два формирователя, входы которых являются входами устройства, а выход первого формирователя соединен с С-входом триггера, два счетчика, один из которых информационными выходами соединен с входами управляемого делителя частоты, опорный генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два одновибратора, четыре элемента И, элемент

ИЛИ-НЕ, делитель частоты, инвертор, при этом выход второго формирователя через одновибратор соединен с первым „ входом первого элемента И, выход которого соединен с входами "Сброс" триггера, первого счетчика и входом Запись" управляемого делителя частоты, выход второго формирователя соединен через инвертор с первым входом второго элемента И, выход которого через второй одновибратор соединен с входом Разрешение счета второго счетчика, суммирующий счетный вход которого соединен с выходом и входом

"Разрешение счета" управляемого делителя частоты, выход опорного генератора через делитель частоты соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом первого счетчика и входом

"Сброс второго счетчика, выход опорного генератора также соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом управляемого делителя частоты, инверсный выход триггера соединен с первым вхо ом элемента ИЛИ-HE и является синхронизирующим выходом устройства, выход первого формирователя соединен с вторыми входами элемента

ИЛИ-НЕ и третьего элемента И, третий вход которого соединен с прямым выходом триггера, выход элемента ИЛИ вЂ 

12575 б3

Составитель В. Шубин

Техред Л.Олейник Корректор Л,Пилипенко

Редактор М,Келемеш

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4914/44

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 соединен с вторыми входами первого, второго и четвертого элементов И, синхронизирующий вход устройства соединен с D-âõoäîì триггера, а информационные выходы второго счетчика являются выходом устройства, при этом управляемый делит,.ль частоты выполнен в виде счетчика.