Цифровой фазометр мгновенных значений

 

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в информацион- «о-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией максимального и минимального результатов. Целью изобретения является упрощение конструкции фазометра , что достигается введением новых функциональных связей. Фазометр содержит формирователь 1, элементы И 2, 4 и И, счетчики 3 и 5 импульсов , блок 6 управления, эталонный генератор 7, блоки 8 и 9 сравнения кодов, регистр 10 и регистрирующий блок 12. Положительный эффект достигается исключением по отношению к прототипу триггера и одновибратора в блоке управления, формирующего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсов формирователя 1. Это повыщает надежность фазометра, снижает его стоимость и потребляемую энергию. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (50 4 G 01 В 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4023236/24-21 (22) 24.01.86 (46) 07.08.87. Бюл. 11} 29 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) В. Б. Ибрагимов (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11} 600472, кл. G 01 R 25/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

11} 935815, кл. G 01 R 25/00, 1980. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОЖТР МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИЙ (57) Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией максимального и минимального результатов. Целью изобретения является упрощение конструкции фазометра, что достигается введением новых функциональных связей. Фаэометр содержит формирователь 1, элементы

И 2, 4 и 11, счетчики 3 и 5 импульсов, блок 6 управления, эталонный генератор 7, блоки 8 и 9 сравнения кодов, регистр 10 и регистрирующий блок 12. Положительный эффект достигается исключением по отношению к прототипу триггера и одновибратора в блоке управления, формирующего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсов формирователя 1. Это повышает надежность фазометра, снижает его стоимость и потребляемую энергию. 3 ил.

132

Изобретение относится к цифровои измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией экстремальных (максимального или минимального) результатов.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства..

На фиг. 1 показана структурная схема фазометра, на фиг. 2 — временные диаграммы работы фазометра; на фиг. 3 — блоки сравнения кодов на основе стандартной интегральной микросхемы.

Фазометр содержит (фиг. 1) формирователь 1, первый элемент И 2,первьгй счетчик 3 импульсов, второй элемент И 4, второй счетчик 5 импульсов„ блок. 6 управления, эталонный генератор 7, первый 8 и второй 9 блоки сравнения кодов, регистр 10, третий элемент И 11 и регистрирующий блок

12. Входы формирователя 1 подключены к входам устройства, а выход через первый элемент И 2 — к счетному входу первого счетчика 3 импульсов и первому входу второго элемента И 4, вьгход которого подключен к счетному входу второго счетчика 5 импульсов, Вход блока 6 управления подключен к выходу формирователя, а выход — к входу "Сброс" первого счетчика 3 импульсов. Выход эталонного генератора

7 подключен к второму входу первого элемента И 2, входы первого блока 8 сравнения кодов соединены с кодовыми выходами обоих счетчиков импульсов, а выхоц "Равно" (А = В} — с вторым входом второго элемента И 4., входы второго блока 9 сравнения кодов соединены с кодовыми выходами первого счетчика импульсов и регистра 10, а выход "Меньше" (А а В) — с одним из входов третьего элемента И 11, другой вход которого подключен к выходу блока управления, а выход — к управляющему входу регистра. 10, информационный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика им.пульсов (А и Б — коды, снимаемые с выходов соответственно счетчиков 3 и

5 импульсов). В цифровом фазометре управляющий вход регистрирующего блока соединен также с входом "Сброс" первого счетчика импульсов (фиг. 1, пунктирная линия).

8762

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Импульсом "Исходное состояние" (цепь сброса от блока управления не показана) оба счетчика 3 и 5 импульсов устанавливаются в нулевое положение, а в регистр 10 записывается число N, заведомо большее возможного значения минимального фазового

55 сдвига между входными напряжениями (в частности, И" может быть выбрано равным 111...11}. На выходе "Равно" (А = В) блока 8 сравнения кодов, подключенного к выходам одноименных разрядов (кодовым выходам) указанных счетчиков, устанавливается потенциал высокого уровня "1" (фиг. 2, сигнал д), который подается на управляющий вход элемента И 4 и подготавливает его. Потенциал уровня "1" снимается с выхода Меньше" (А < В) блока 9 сравнения кодов (фиг. 2, сигнал ж), подается на управляющий вход элемента И 11 и подготавливает его. Блоки

8 и .9 могут быть выполнены, например; на основе стандартной интегральной микросхемы,,включенной таким образом, чтобы обеспечить реализацию соответствующей функции (фиг. 3 а— для блока 8, фиг. 3 в — для блока 9).

Формирователь 1, на входы которого поступают исследуемые напряжения и U, формирует прямоугольные импульсы с длительностью, пропорциональной измеряемому фазовому сдвигу

q (фиг. 2, сигнал а). Эти импульсы управляют элементом И 2, открывая его на время, при этом тактовые импульсы высокой частоты с выхода генератора 7 (фиг. 2, сигнал б) проходят на счетный вход счетчика 3 импульсов непосредственно (фиг. 2, сигнал в), на счетный вход счетчика

5 импульсов через элемент И 4 (фиг. 2, сигнал r), открытый разрешающим потенциалом с выхода блока 8 (фиг. 2, сигнал д), уровень "1" которого сохраняется Heèýìåííûè в<-е время, пока соблюдается услов -.е равенства кодов на входах указанного блока. В момент времени, соответствующий заднему фронту первого вьгходного импульса Формирователя 1 с длительностью Т, (фиг. 2, сигнал а), импульсный сигнал с выхода блока 6 управления (фиг. 2 сигнал е), выполненного, например, в виде одновибратора, сбрасывает счетчик 3 в нуль по з 1328762 входу "Сброс", при этом условие равенства кодов на входах блока 8 нарушается, потенциал на его выходе

"Равно" (А.= В) скачком изменяется до уровня логического 0 (фиг. 2, сиги «г 5 нал д), блокируя элемент И 4, а в счетчике 5 импульсов остается код

N пропорциональный, .

Дальнейшая работа цифрового фазометра (B режиме выделения и фиксации максимального значения (p ) зависит от соотношения длительностей каждого последующего и предыдущего максималь ного (по длительности) выходного прямоугольного импульса формирователя 1. Например,.если следующий импульс указанного формирователя имеет длительность ) << (фиг. 2, сигнал а), то содержимое счетчика 3 по мере поступления тактовых импульсов генератора 7 на его счетный вход через элемент И 2 нарастает (фиг. 2, сигнал в). В момент времени, когда оно становится равным коду, хранящемуся в счетчике 5 (т,е. коду N<), блок 8 срабатйвает и выдает разрешающий потенциал "1" на управляющий вход элемента И 4, открывая его (фиг. 2, сигнал д). В результате так товые импульсы генератора 7 начинают проходить на счетный вход счетчика 5 (фиг а 2 р cHFHBJI r) > код В KQTopoN< начиная с указанного момента времени получает приращение, пропорционально разности <, — c, Затем блок 6. управления, как и прежде, импульсным сигналом с его выхода, соответствующим по времени появления заднему фронту выходного импульса формирователя 1 с длительностью ь (фиг. 2, сигнал е), сбрасывает счетчик 3 в нуль. Нри этом потенциал на выходе блока 8 изменяется до уровня логического "0« (фиг. 2, сигнал д), элемент И 4 блокируется, а в счетчике 5 остается код << пропорциональнын < z .

Если следующий импульс формирователя 1 имеет «<еньшую длительность, чем <,, т.е. c (o )а <, (фиг, 2, сигнал а), то содержимое счетчика 3 по мере поступления тактовых импульсов íà его счетный вход нарастает, но не "дотягивает" до кода, хранящегося в счетчике 5 (N ). Поэтому блок

8 не срабатывает, содержимое счетчика 5 не изменяется, и после сброса счетчика 3 в "0" импульсным сигналом с выхода блока управления (фнг. 2. сигнал е) устройство готово к следующему циклу измерения.

Параллельно описанному процессу осуществляются выделение и фиксация минимального значения q с участием блока 9 сравнения кодов, регистра

10 и элемента И 11. Импульсный сигнал с выхода блока 6 управления (фиг. 2, сигнал е), соответствующий заднему фронту первого прямоугольного импульса формирователя 1 с длительностью (фиг. 2, сигнал а), проходит через открытый разрешающим потенциалом

15 "1" с выхода "Меньше".(А (В) блока

9 (фиг. 2, сигнал ж) элемент И 11 (фиг, 2, сигнал з) на управляющий вход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого счетчика 3, 2О пропорционального о< . Этот же сигнал с некоторой задержкой сбрасывает в исходное (нулевое) состояние счетчик 3. Задержка необходима для того, чтобы успеть переписать содержимое

25 счетчика 3 в регистр до момента его обнуления.

Если у следующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 1 длительность . больше, чем ь, — 30 т.е. Г > <, (фиг. 2, сигнал а), то в определейный момент времени содержимое счетчика 3 становится больше кода N в регистре 10, потенциал на выходе "Меньше" (А (В) блока 9 скачком изменяется до уровня логического "О" .(фиг. 2, сигнал ж) и блокирует элемент И ll, в результате чего импульсный сигнал, формируемый блоком 6 управления в момент

40 времени, соответствующий заднему фронту импульса с длительностью <. (фиг. 2, — сигнал е), не проходит на управляющий вход регистра 10 (фиг. 2, сигнал з) и в нем сохраняется результат (N<).ïðåäüäóùåro измерения, отображающий меньшее значение с,< (cg,j..

Счетчик 3, как и прежде, сбрасывается указанным импульсным сигналом в нулевое положение.

Если у последующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 1 длительность с, меньше, чем <, т.е.

<, <, и выполняется, следователь-. но, условие А с В (фиг. 2, сигнал а), то потенциал "1" с соответствующего выхода (А < B) блока 9 (фиг. 2, сигнал ж) открывает элемент И ll, и импульсный сигнал, формируемый блоком

6 управления в момент времени, соот5 3287 ветствующий заднему фронту импульса с длительностью а (фиг. 2, сигнал е) проходит через этот элемент И (фиг. 2, сигнал з) на управляющий вход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого N> счетчика

3, после чего последний сбрасывается в нуль. Аналогично осуществляется цикл измерения для а, с с., (фиг. 2, сигнал а) — с перезаписью в регистр 10

10 кода N, отображающего С,,(су ), Сбрасывая счетчик 3 в нулевое положение, каждый импульсный сигнал с выхода блока 6 управления одновременч ио разрешает считывание регистрирую- 15 щим блоком 12 экстремальных результатов — максимального (co счетчика

5 в следующей последовательности N

N, И, N ) и минимального (с регистра 10 в следующей последователь-20 ности: N,, N, И, Б,...). Таким образом, в любой текущий момент времени последний результат, записанный в регистрирующий блок со счетчика 5 (регистра 10), соответствует результату измерения максимального (минимального) значения фазового сдвига между входными напряжениями.

Следовательно, предлагаемый цифровой фазометр обеспечивает такие же как и 30 у известного метрологические характеристики, но обладает более простой конструкцией, так как исключается .необходимость в использовании триггера, а также второго одновибратора в составе блока управления, формиру0 ющего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсов формирователя.

Таким образом, предлагаемый фаза- 40 метр обладает повышенной надежностью

62 6 меньшей стоимостью и меньше потребляет электроэнергии.

Формула изобретения цифровой фаэометр мгновенных значений, содержащий формирователь, входы которого подключены к входам устройства, а выход через первый элемент И вЂ” к счетному входу первого счетчика импульсов и к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, блок управления, вход которого подключен к выходу формирователя, а выход — к входу "Сброс" первого счетчика импульсов, эталонный генератор, выход которого. подключен к второму входу первого элемента И, первый блок сравнения кодов, входы которого соединены с кодовыми выходами обоих счетчиков импульсов, а выход "Равно" — с вторым входом второго элемента И, второй блок сравнения кодов, входы которого соединены с кодовыми выходами первого счетчика импульсов и регистра, третий элемент И, первый вход которого подключен к выходу блока управления, а выход — к управляющему .входу регистра, информационный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика импульсов, и регистрирующий блок, входы которого соединены с кодовыми выходами второго счетчика импульсов и регистра, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем выход "Меньше" второго блока сравнения кодов подключен к второму входу третьего элемента И непосредственно. д

1328762

>3

И

В3

ФигЗ

Составитель Ю. Макаревич

Редактор О. Головач Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3480/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИТИ 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

=В

О

А4

42

Д

О

А4