Фазометр

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения и быстродействия устройства. Фазометр содержит усилитель 1.1 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3.1 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор 4.1, KoNmapaTop 5.1, управляющий счетчик 6.1, нуль-орган 7.1, элемент И 9 и делитель частоты 11. Введение второго канала измерения, включающего усилитель 1.2 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3.2 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, KOMNiyTOTop 4.2, компаратор 5.2, управляющий счетчик 6.1, нуль-орган 7.2, триггеры 8 и 13, элемент И 10, формирователь коротких импульсов 12, реверсивный счетчик 14, и образование новых связей позволяют Q фазометру измерять разность фаз двух ® (Л сигналов за время, равное или немного меньшее одного периода входных сигналов . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН

А1 (бр 1 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3857613/24-2 1 (22) 21.02.85 (46) 15.10,86. Бкат. й- 38 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.P.Ëåõòìàí (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11у 411385, кл. G 01 R 25/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

1190293, кл, G 01 R 25/00, 13.03.84. (54) ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повьш ение точности измерения и быстродействия устройства. Фазометр содержит усилитель 1,1 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок

„„SU 1264100

3. 1 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор

4.1, компаратор 5.1, управляющий счетчик 6. 1, нуль-орган 7. 1, элемент И

9 и делитель частоты 11. Введение второго канала измерения, включающего усилитель 1.2 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3.2 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор 4.2, компаратор 5.2, управляющий счетчик 6.1, нуль-орган 7.2, триггеры 8 и 13, элемент И 10 формирователь коротких импульсов 12, реверсивный счетчик 14, и образование новых. связей позволяют фазометру мэмерать разность фаз двух сигналов за время, равное или немного меньшее одного периода входных сигналов. 1 ил. С:

1264

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для точного измерения мгновенного значения разности фаз двух синусоидальных напряжений низких

5 и инфранизких частот в информационноизмерительных системах, системах регулирования и контроля г фазовым представлением информации, в частности, v устройствах противоаварийных автоматических энергосистем.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей фаэометра.

Па чертеже изображена структурная схема предлагаемого фазометра.

Фазометр содержит первый 1.1 и второй 1.2 усилители. постоянного тока (УПТ) фазосдвигающие блоки 2.1 и 2 ° 2, блоки 3.1 и 3,2 формирования дополпительных синусоидальных напряжении, 20 коммутаторы 4.1 и 4.2, компараторы

5.1 и 5.2, управляющие счетчики 6,1 и 6.2, нуль-органы (1!О) 7 1 и 7,2, триггер 8, элементы И 9 и 10, делитель 11 частоты, формирователь 12 ко- 2 ротких импульсов (ФИ), управляющий триггер 13, реверсивный счетчик 14.

Усилители 1,1 и 1.2 постоянного тока соединены со входами фаэометра, Выходы усилителей 1.1 и 1.2 постоянного тока соединены со входами фаэосдвигающих блоков 2.1 и 2.2, первыми входами блоков 3.1 и 3.2 формирования дополнительных синусоидальных напряжений и входами нуль-органов 7.1 и

7,2. Выходы блоков формирования до35 полнительных синусоидальных напряжений через последовательно соединенные коммутаторы 4.1 и 4.2, компараторы 5.1 и 5,2 соединены со входами управляющих счетчиков 6. 1 и 6.2, выхо40 ды которых соединены соответственно с управляющими входами коммутаторов

4.1 и 4.2, Выход компаратора 5,1, кроме того, соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 14, а

45 выход компаратора 5.2 соединен через второй элемент И 10 с вычитающим входом реверсивного счетчика 14. Выходы нуль-органов 7.1 и 7 ° 2 соответственно соединены с первыми и вторыми входами триггера 8, прямой выход которого со- единеп со входом первого элемента И

9, инверсный выход того же триггера

8 через делитель 11 частоты соединен со вторым входом первого элемента И

9, выход которого соединен с первым входом второго (управляющего) триггера 13 и через формирователь 12 корот100 2 ких импульсов со входами Сброс счетчиков 14 6. и 6.2, Выход нульоргана 7 ° ? дополнительно соединен со вторым входом триггера 13, а его выход - со вторым входом второго элемента И 10.

Фазометр работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии до начала счета счетчики 6. 1, 6,2 и 14 находятся в произвольном состоянии, триггеры 8 и 13 — также в произвольном состоянии, например в состоянии 0", измеряемое входное напряжение, поступающее на вход УПТ 1.1 опережает по фазе опорное напряжение, поступающее на вход УПТ 1.2.

С началом процесса измерения в момент прохождения входного напряжения через нуль (от минуса к плюсу), HO

7.1 вырабатывает импульс, перебрасывающий триггер 8 в сос1 ояние 1 . Обратный переход триггера 8 в состояние Он происходит, когда опорное напряжение проходит нуль (от минуса к плюсу), и НО 7.2 вырабатывает соответствующий импульс.

Переход триггера 8 в состояние "1" вызывает появление высокого уровня напряжения на выходе элемента И 9, а значит, и на входе ФИ 12, который вырабатывает короткий импульс, устанавливающий счетчики 6.1, 6.2 и 14 в исходное с.остояние, а управляющий триггер 13 в состояние "0". Таким образом фазометр устанавливается в исходное состояние.

Изменяя коэффициент деления делителя 11 частоты можно регулировать, какой по счету переход триггера 8 в состояние "1" приведет к установлению фазометра в исходное состояние, а следовательно, и менять длительность цикла измерения.

С выхода УПТ 1 ° 1 напряжение поступает на один вход блока 3, 1 и на вход фазосдвигающего блока 2.1, который обеспечивает сдвиг исследуемого напряжения на 90 . С выхода блока

2.1 исследуемое напряжение. поступает на второй вход блока 3.1.

В исходном состоянии входное напряжение равно нулю, счетчики 6,1 и

6 .2 находятся в нулевом состоянии, в коммутаторе 4.1 замкнут ключ, подключающий на вход компаратора 5.1 дополнительное напряжение U,(t) от блоков формирования.

1264100

Б момент прохождения U. () через нуль (от минуса к плюсу) компаратор

5. 1 вырабатывает короткий импульс, который записывается в счетчик 6.1.

При этом увеличение текущего состояния счетчика 6. 1 приводит к размыканию ключа, подающего напряжение

П (1), и замыканию ключа, подающего напряжение U„(e). Когда напряжение

U, (t) пройдет через нуль, на выходе !0 компаратора 5,1 сформируется новый импульс и т.д..Таким образом на выходе компаратора 5.1 образуется последовательность коротких импульсов.

Аналогично, на выходе компаратора 15

15.2 также сформируется другая последовательность импульсов.

Импульсы с выхода компаратора 5.1 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, а импульсы с вы-20 хода компаратора 5.2 через элемент И

10 поступают на вычитающий вход счетчика 14.

Изменение текущего состояния счетчика 14 на единицу регистрирует изме-25 нение текущего значения фазы на величину

a = (1) и где п — количество добавочных напря30 жений, вырабатываемых блоком 3.1.

Поступление импульсов с выхода компаратора 5,2 на вычитающий вход счетчика 14 блокируется управляющим 3S триггером 13 и элементом И 10 на время, пока опорное напряжение не пройдет через нуль (также от минуса к плюсу). При переходе опорного напря-: жения через Нуль тгмпульс с выхода HO 40

7.2 перебросит управляющий триггер

13 в состояние "1" и последний разрешит прохождение импульсов с выхода компаратора 5.2 на счетчик 14, в результате чего в счетчике 14 запишется45 число, пропорциональное разности фаз между вторым и опорным напряжениями.

Затем, если разность фаз не меня- . ется, т.е. периоды входного и опорно">0 го напряжений постоянны, то на каждый импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика 14 с компаратора 5.1 поступит импульс на вычитающий вход того же счетчика с компаратора 5.1.

При этом, очевидно, результирующее значение числа, записанного в счетчике 14, не изменяется.

Нп если разность фаз изменится, что возможно лишь при изменении периода одного из напряжений, то результирующее число в счетчике 14 также изменится.

Для определенности допустим, что разность фаз увели вилась за счет увеличения периода входного напряжения.

При этом увеличивается интервал между импульсами последовательности на выходе компаратора 5.1 и поэтому па каждый вычитающий импульс в счетчик.

14 поступит несколько суммирующих, что приведет к увеличению числа, записанного в счетчике 14.. Следовательно, в счетчике 14 будет записано число, отражающее текущее, т.е. мгновен ное значение разности фаз входного и опорного напряжений. При этом значение записанного числа будет изменяться синхронно с мгновенным значением о измеряемой разности фаз, Предлагаемый фазометр позволяет измерять мгновенное значение разности фаз двух сннусоидальных напряжешш многократно в течение одного периода исследуемого напряжения,что (по сравнению с существующимп типами фазометров) обеспечивает более высокую точность и быстродействие измерения.

Формула изобретения

Фазометр, содержащий усилитель постоянного тока, вход которого подключен к измеряемому сигналу, фазосдвигающий блок, вход которого подключен к выходу усилптеля постоянного тока, блок формирования дополнительных синусоидальных напряжений, первый вход которого подключен к выходу

|. усилителя постоянного тока, а второй — к выходу фазосдвигающего блока, коммутатор, входы которого подключены к выходам блока формирования дополнительных синусоидальных напряжений,компаратор, вход которого подключен к выходу коммутатора, управляющий счетчик, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход — и управляющему входу коммутатора, нульорган, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, делитель частоты, элемент И, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введечы дополнительно усилитель постоянного тока, вход коСоставитель В.1Цубин

Техред А.Кравчук Корректор Е.Рошко

Редактор A.Ðåâèí

Заказ 5556/45 Тираж 728 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 2Р64 торого подключен к опорному сигналу, нуль-орган, фаэосдвигающий блок, блок формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор, компаратор, управляющий счетчик, а также

I два триггера, элемент И, формирова.тель коротких импульсов, реверсивный счетчик, при этом выход введенного усилителя постоянного тока соединен с входами второго нуль-органа, второ- 2О го фазосдвигающего. блока, первым входом второго блока формирования дополнйтельных синусоидальных напряжений, вторрф вход которого соединен с выхо дом второго фазосдвигающего блока, а выход — с входом второго коммутатора, выход которого через второй компаратор соединен с входом второго управляющего счетчика и первым входом второго элемента И, выход которого сое100 ъ динен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен r выходом первого компаратора, выходы каждого из нуль-органов соответственно соединены с входами первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, инверсный выход того же триггера через делитель частоты соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера и через формирователь коротких импульсов со входами Сброс всех счетчиков, второй вход второго триггера соединен с выходом второго нуль-органа, выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход второго управляющего счетчика соединен с вторыми входами второго коммутатора.