Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем

 

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в код. Цель изобретения - упрощение фазометра и повьш-.ение его надежности. Устройство содержит формирующий блок 1, элементы И 2 и 3, блок 4 ограничения измерительного времени, триггер 5, элемент ИЛИ 6 и счетчик 7. Блок 4 ограничения измерительного времени включает генератор 8 импульсов, элемент И 9, делитель 10 частоты и триггер 11. Соединение выхода блока 4 ограничения измерительного времени с вторыми входами элементов И 2иЗ, ,а третьи входы последних - с единичным и нулевым выходами триггера 5 позволяет получить информацию о фазе входных сигналов без использования дифференцирующих цепей и формирователей между выходами триггера 5 и входами соответствующих элементов И 2 и 3. Указанные функциональные соединения упрощают фазометр, создают предпосыпки дпя уменьшения его стоимости , потребляемой мощности и сокращают затраты труда и времени на изготовление и проведение наладочных работ . 2 ил. (Л /о-э „Уст.о to со а со 05 фи./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3982099/24-21 (22) 31. 10. 85 (46) 15.03.87. Бюл. В 10 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) В.Б.Ибрагимов (53) 621.317.373(088.8) (54) ДВУХПОЛУПЕРИОЛНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ

ВРКМЕНЕИ (57) Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных и управляющих. системах для преобразования фазовых сдвигов в код. Цель изобретения — упрощение фазометра и повьпение его надежности. Устройство содержит формирующий блок 1, элементы И 2 и 3, блок 4 ограничения измерительного времени, триггер 5, „,SUÄÄ 1296961 А1 элемент ИПИ 6 и счетчик 7. Блок 4 ограничения измерительного времени включает генератор 8 импульсов, элемент И 9, делитель 10 частоты и триггер 11. Соединение выхода блока 4 ограничения измерительного времени с вторыми входами элементов И 2 и 3,,а третьи входы последних - с единичным и нулевьм выходами триггера 5 позволяет получить информацию о фазе входных сигналов без использования дифференцирующих цепей и формирователей между выходами триггера 5 и входами соответствующих элементов И

2 и 3. Указанные функциональные соединения упрощают фазометр, создают предпосылки для уменьвения его стоимости, потребляемой мощности и сокра. щают затраты труда и времени на иэго. товление и проведение наладочных работ. 2 ил.

1296961

45

Фазометр работает следующим образом.

Входные напряжения U„ è U фазовый сдвиг ч между которыми измеряется (фиг.2, а-1; фиг.2, 6-1.), постуИзобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в код. 5

Цель изобретения — упрощение фазометра и повышение его надежности.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого фазометра; на фиг.2 — временные диаграммы, иллюстрирующие принцип его работы в диапазонах 0-180 (фиг.2a) и 180-360 (фиг.2$).

Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем содержит формирующий блок 1, элементы И 2 и 3, блок 4 ограничения ,измерительного времени, триггер 5 элемент ИЛИ 6 и счетчик 7. Блок 4 ограничения измерительного времени включает генератор 8 импульсов, эле" мент И 9, делитель 1О частоты и триг. гер !!. Формирующий блок 1 соединен ф @ р 25 ходами — с первыми входами соответственно элементов И 2 и 3. Выход блока 4 ограничения измерительного времени соединен со вторыми входами элементов И 2 и 3 и счетным входом триггера 5, прямой и инверсный выходы которого соединены с третьими входами соответствующих элементов

И 2 и 3, выходы которых через эле-. мент ИЛИ 6 соединены со входом счетчика 7 импульсов, выход которого соединен с выходной клеммой фазомет-* ра. В блоке 4 ограничения измерительного времени генератор 8 импульсов выходом соединен с первым входом элемента И 9, выход которого соединен со счетным входом триггера 5 и со входом делителя 10 частоты, выход которого соединен с С-входом триггера 11, S-вход которого соединен с установочной клеммой "Пуск", а выход — со вторым входом элемента

И 9. Указанные элементы и узлы устройства могут быть собраны на стандартных интегральных микросхемах, например, 155-ой серии: К!55ТВ! (К155ТМ2), К155ИЕ5 (К155ИЕ7), К155ИЕ8, К155ЛИ! (К155ЛАЗ), К155ЛА1 (К155ЛР4). пают на входы формирующего блока 1.

С первого выхода последнего поступают на первый вход элемента И 2 прямоугольные импульсы с длительностью, равной временному сдвигу между началами положительных полуволн (т.е. между моментами перехода через нулевое значение в направлении из отрицательной области в положительную) входных напряжений (фиг.2, а-2; фиг.2, 6-2), а со второго выхода поступают на первый управляющий вход элемента И 3 импульсы той же формы, но с длительностью, равной временному сдвигу между началами отрицательных полуволн (т.е. между моментами перехода через нулевое значение в направлении из положительной области в отрицательную) тех же напряжений (фиг.2, а-3; фиг.2, 6-3), причем за опорный сигнал в обоих случаях принимается напряжение !1, .

В диапазоне 0-180 изменения 4 (как следует из сопоставления фиг.2, а-2 и фиг.2, а-З), формируемые блоком 1 прямоугольные импульсы "passeсены" по временной оси, а в диапазоне

180-360 (как следует из сопоставления фиг.2„ 6-2 ифиг.2, 6-3) частично совпадают., что вызывает необходимость деления частоты счетных импульсов, формируемых блоком 4,посредством триггера 5, который управляет элементами И2 и3 и таким образом, чтобы пропустить счетные. импульсы на счетчик

7, исключив возможность их слияния.

В исходном состоянии фазометра делитель 10, триггер 11 блока 4 ограничения измерительного времени и счетчик 7 установлены в нулевое положение импульсом, поступающим на шину

"Установка 0". Цикл измерения начинается с приходом импульса "Пуск" (фиг.2а-4; фиг.26-4), который устанавливает триггер 11 блока 4 в положение "1" (фиг.2, а-5; фиг.2, 6-5), при этом счетные импульсы с выхода генератора 8 (фиг.2, а-6; фиг.2, 6-6) через открытый (разрешающим потенциалом "1" с единичного выхода триггера 11) элемент И 9 проходят на счетный вход триггера 5, периодически перебрасывая его из одного положения в другое и изменяя тем самым уровень потенциала ía его единичном (фиг.2, а-7; фиг.2, 6-7) и нулевом (фиг.2, а-8; фиг.2, 6-8) выходах, связанных

961 4

Аналогично работает, пропуская каждый второй счетный импульс блока

4 на счетчик 7 через элемент ИЛИ 6 (фиг.2, а-9), элемент И 3 при подаче на его первый управляющий вход прямоугольного импульса с другого выхо- 4р да формирующего блока 1 (фиг.2, а-3), Таким образом, на счетчик 7 в диапазоне 0-180 изменения М проходит каждый второй счетный импульс блока

4 в течение интервала времени, рав- ного длительности любого из прямоугольньм импульсов формирующего .блока 1.

В диапазоне 180-360 изменения (фиг.2, 6) выходные прямоугольные импульсы формирующего блока 1 частично совпадают (фиг.2, 6-2; фиг.2, 6-3), однако принцип построения фазометра исключает возможность "слияния" на входе счетчика 7 формируемых 55 блоком 4 счетных импульсов (фиг.2, 6-6), так как этими импульсами периодически перебрасывается триггер 5 н высокий потенциал "1" с его еди3 1296 со вторыми управляющими входами элементов И 2 и 3 соответственно. о

В диапазоне 0-180 изменения (фиг.2, а) тот элемент И 2 или 3, на первый управляющий вход которого по5 дан прямоугольный импульс формируемого блока 1, пропускает каждый второй счетный импульс с выхода блока 4 (фиг.2, а-9). Покажем это. Если прямоугольный импульс формирующего устройства подан на первый управляющий вход элемента И 2 (фиг.2, а-2), а триггер 5, например, первоначально находится в положении "1" (при котором разрешающий потенциал "1 с его 15 единичного выхода поступает на второй управляющий вход элемента И 2), то: каждый i-й счетный импульс блока

4 (i = 1,3,5," ) проходит через элемент И 2 и элемент ИЛИ 6 на счетчик 720 и подсчитывается счетчиком, задним фронтом этот же импульс перебрасывает триггер 5 в положение "0" (при этом разрешающий потенциал "1" с управляющего входа элемента И 2 снимается 25 и он блокируется); каждый j-й импульс блока 5 (j

2,4,6 " ), не имея возможности пройти на счетчик 7 (так как элемент

И 2 закрыт), возвращает триггер 5 в 30 положение "1", подготавливая тем самым элемент И 2 для прохождения очередного i-ro импульса. ничного или нулевого выходов подается то на элемент И 2 (фиг.2, 6-7), разрешая прохождение каждого i-ro счетного импульса на счетчик 7 через. элементы И 2 и ИЛИ 6, то на элемент

И 3 (фиг.2, 6-8), разрешая прохождение каждого j-ro счетного импульса на счетчик 7 через элементы И 3 и

ИЛИ 6. Таким образом, счетчик 7 при частичном совпадении выходных прямоугольных импульсов формирующего блока 1 считает каждый счетный импульс (фиг.2, 6-9). В те моменты времени, когда выходные прямоугольные импульсы формирующего блока 1 не совпадают (фиг.2, 6-2; фиг.2, 6-3) процесс их кодирования происходит аналогично рассмотренному выше для диапазона

0-180 изменения М (фиг.2, а), а счетчик 7 считает каждый второй счетный импульс блока 4 (фиг.2, 6-9).

Цикл измерения заканчивается в момент времени, соответствующий появлению импульса с выхода делителя 10 частоты, который возвращает триггер

11 блока 4 в исходное положение "0", при этом элемент И 3. закрывается и поступление счетных импульсов на элементы И 2 и 3 и триггер 5 прекращается. Содержимое счетчика 7 оказывается пропорциональным измеряемому (в пределах интервала измерительного . времени) фазовому сдвигу .

Таким образом, предлагаемый двухполупериодный цифровой фаэометр с постоянным измерительным временем позволяет получить информацию о фазе входньм сигналов без использования дифференцирукццих цепей и формирова-телей между выходами триггера и входами соответствующих элементов И, что упрощает фаэометр, создает предпосылки для уменьшения его стоимости и потребляемой мощности, сокращения затрат труда и времени на изготовление и проведение наладочньм работ и обеспечивает повышение надежности.

Формула изобретения

Двухполунериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующий блок, входы которого соединены с входными клеммами фаэометра, а выходы — с первыми входами двух элементов И, вьмоды которых через элемент ИЛИ соединены с входом счетчика импульсов, и триггер, счетный вход которого подключен Ю1 ВЬ 1 296961

QueZ

Составитель N.Êàòàíîâà

Редактор А.Ревин Техред М.Ходанич Корректор О.Луговая

Заказ 774/48 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4 к выходу блока ограничения измерительного времени, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности, в нем выход блока ограничения измерительного времени соединен также с вторыми входами злемеитов И, третьи входы которых соединены с единичным и нулевым выходами триггера

5 соответственно.