Устройство контроля амплитуды переменного напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-.- зовано в приборах допускового контроля и в автоматизированных системах управления. Цель изобретения - повышение быстродействия, точности и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит формирователи 1, 2 и 8 импульсов, элемент 3 совпадения, злементы И 5 и 6, реверсивный счетчик 7, пороговый элемент 12, делитель 14 частоты и триггер 19. Введение элемента 4 совпадения, формирователей 9 и 10: импульсЬв, фазовращателя 11, генератора 13 импульсов, элементов И 16- 18, инверторов 20 и 21 и формировате- .ля 22 кода сокращает время уравновешивания , уменьшает допусковый интервал и обеспечивает сравнение и контроль двух переменных напряжений. 2 ил. КЛ с 00 СП 4 ND to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ц

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (gg 4 С О1 R 19/165

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 4009844/24-21 (22) 21.01.86 (46) 23. 11.87. Бюл. Р 43 (72) В.В. Скобельцин и В.Н. Дорошкевич (53) 621.317 ° 326(088.) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 885903, кл. G 0 1 R 19/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 1095077, кл. G 01 R 19/00, G 01 R 19/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДЫ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измери-тельной технике и может быть исполь-. зовано в приборах допускового контроля и в автоматизированных системах управления. Цель изобретения — повышение быстродействия, точности и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит формирователи 1, 2 и 8 импульсов, элемент 3 совпадения, элементы И 5 и б, реверсивный счетчик 7, пороговый элемент 12, делитель 14 частоты и триггер 19. Введение элемента 4 совпадения, формирователей 9 и 10 импульсЬв, фазовращателя 11, генератора 13 импульсов, элементов И 1618, инверторов 20 и 21 и формировате.ля 22 кода сокращает время уравновешивания, уменьшает допусковый интервал и обеспечивает сравнение и контроль двух переменных напряжений. 2 ил.

135412

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах допускового контроля и в автоматизированных системах уп5 равления, например, при сравнении синусоидальных сигналов с синфазным синусоидальным напряжением той же частоты.

Цель изобретения — повышение быст - 1П родействия за счет сокращения времени уравновешивания, повышение точности за счет уменьшения допускового интервала и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сравнения и контроля двух переменных напряжений.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства контроля амплитуды переменного напряжения; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство контроля амплитуды переменного напряжения содержит первый 1 и второй 2 формирователи импульсов, 25 первый элемент 3 совпадения, второй элемент 4 совпадения, первый 5 и второй 6 элементы И, реверсивный счетчик

7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 формирователи импульсов, фазовраща- 30 тель 11, пороговый элемент 12, генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты, счетный триггер 15, третий

16, четвертый 17 и пятый 18 элементы И, триггер 19, первый 20 и второй

21 инверторы и формирователь .22 кода.

Выход фазовращателя 11 соединен с входом первого формирователя 1 импульсов и первым входом порогового элемента 12, второй вход которого gp соединен с входом второго формирователя 2 импульсов. Выход порогового элемента 12 соединен с первым входом третьего элемента И 16 и через первый инвертор 20 — с первым входом четвер- 45 того элемента И 17, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 16 и выходом третьего формирователя 8 импульсов. Выход четвертого элемента И 17 соединен с пер- 50 вым входом триггера 19, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И 16.

Выход генератора 13 импульсов соединен с первым входом второго элемен- 55 та И 6 и через делитель 14 частоты— с первым входом первого элемента

И 5, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчи

2 2 ка 7. Второй вход первого элемента

И 5 соединен с вторым входом второго элемента И 6, выходом элемента 3 совпадения, входом счетного триггера 15 и через второй инвертор 21 — с первым входом пятого элемента И 18, выход которого через формирователь 9 импульсов соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика 7, первым входом запрета третьего формирователя

8 импульсов и входом пятого формирователя 10 импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации ревер. сивного счетчика 7. Информационные входы реверсивного счетчика 7 соединены с выходами формирователя 22 кода.

Первый выход счетного триггера 15 соединен с третьим входом первого элемента И 5, а второй выход — с вторым входом пятого элемента И 18, вторым входом запрета третьего формирователя 8 импульсов и третьим входом второго элемента И 6, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика 7.

Выходы реверсивного счетчика 7 соединены с входами второго элемента 4 совпадения, выход которого соединен с входом третьего формирователя 8 импульсов.

Выходы первого и второго 1 и 2 формирователей импульсов соединены с входами элемента 3 совпадения.

Входами устройства контроля являются вход фазовращателя 11 и вход

HTopoI о формирователя 2 импульсов, выходом — первый и второй выходы триггера 19.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение Uz подается на вход фазовращателя 11 и сдвигается по фазе на 90 относительно входного напряжения U, . Входное напряжение

U подается на вход формирователя 2 импульсов.

Формирователи 1 и 2 импульсов преобразуют сравниваемые переменные на( пряжения П и U< в импульсы прямоугольной формы, которые подаются на входы элемента 3 совпадения. Длительность импульсов равна длительности полупериода входных напряжений.

На выходе элемента 3 совпадения формируется импульс прямоугольной формы, передний фронт которого соответствует моменту времени t перехода через ноль в сторону возрастаз 13541 ния входного напряжения U, а задний моменту времени t перехода через ноль в сторону уменьшения напряжения

U).

Пороговый элемент 12 под воздействием сравниваемых напряжений вырабатывает импульс, передний и задний фронты которого соответствуют моментам t u t - пересечения между собой сравниваемых напряжений. Этот импульс дополнительно инвертируется первым инвертором 20.

Момент пересечения сравниваемых напряжений при равенстве амплитуд совпадает с серединой импульса на выходе элемента 3 совпадения.

Для определения этого момента и формирования короткого импульса (стробирующего импульса) используются реверсивныи счетчик 7, второй элемент 4 совпадения и третий формирователь 8 импульсов.

Временной интервал ht между стробом и передним фронтом импульса с 25 выхода порогового элемента 12, если напряжение U z < U и htг между задним фронтом импульса с выхода инвертора 20, если U o U содержит информацию о разности амплитуд сравни- д0 ваемых напряжений.

Выделение строба сводится к нахождению момента времени, совпадающего с серединой импульса с выхода элемента 3 совпадения, путем деления его длительности в два раза.

Выделение строба осуществляется за два периода сравниваемых напряжений. В первом периоде на время действия импульса с выхода элемента 3 совпадения на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 подаются высокоча„ f стотные импульсы с частотой р а во втором — на вход вычитания с частотой 45

f.

В процессе вычитания, когда реверсивный счетчик 7 обнуляется, на выходе второго элемента 4 совпадения появляется перепад напряжения, и тре- 5О тий формирователь 8 импульсов формирует стробирующий импульс. Высокочастотные импульсы вырабатываются генератором 13 импульсов. Деление частоты в два раза осуществляет делитель

14 частоты.

Счетный триггер 15, первый 5 и второй 6 элементы И управляют реверсивным счетчиком 7 в режиме прямого

22

4 и обратного счета. Счетный триггер

15 переключается передним фронтом импульсов с выхода элемента 3 совпадения.

В первом периоде сравниваемых напряжений счетный триггер 15 устанавливается в единичное состояние. Сигнал с его первого выхода на первом элементе И 5 разрешает прохождение импульсов с выхода делителя 14 часто1 ты на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 на время действия импульса с выхода элемента 3 совпадения.

Во втором периоде счетный триггер

15 устанавливается в нулевое состояние. Сигнал с его второго выхода становится разрешающим для прохождения импульсов с выхода генератора 13 импульсов на вход вычитания реверсивного счетчика 7 также на время действия импульса с выхода элемента 3 совпадения.

В процессе сравнения входных напряжений, если напряжение U больше

U, стробирующий импульс совпадает во времени на четвертом элементе

И 17 с импульсом с выхода первого инвертора 20. При этом сигнал на выхо-, де четвертого элемента И 17 устанавливает первый выход триггера 19 в единичное состояние, а второй — в нулевое.

Если U U, стробирующий импульс совпадает во времени на третьем элементе И 16 с импульсом с выхода порогового элемента 12. Сигнал на выходе третьего элемента И 16 устанавливает второй выход триггера 19 в единичное состояние, а первый — в нулевое, Единичное состояние первого выхода триггера 19 подтверждает, что входное напряжение U ) U, а единичное состояние второго — что U, + Пг °

При выделении стробирующего имяульса, после обнуления реверсивного счетчика 7, происходит его дальнейшее заполнение импульсами с выхода генератора 13 импульсов до окончания действия импульса с выхода элемента

3 совпадения.

Для непрерывного процесса сравнения в устройстве организован сброс реверсивного счетчика 7 во втором периоде сравниваемых напряжений. Реверсивный счетчик 7 устанавливается ноль Импульсом сброса с выхода четертого формирователя 9 импульс в.

22 В

5 13541

Запуск формирователя 9 импульсов осуществляется перепадом напряжения на выходе пятого элемента И 18, Перепад напряжения на выходе пятого элемента

И 18 появляется в момент окончания действия импульса с выхода элемента 3 совпадения при разрешающем сигнале на втором выходе счетного триггера 15.

Для предотвращения ложного срабатывания третьего формирователя 8 импульсов в момент обнуления реверсивного счетчика 7 импульс сброса с выхода четвертого формирователя 9 импульсов подается на первый вход запрета третьего формирователя 8 импульсов, При этом на время действия импульса сброса вход третьего формирователя 8 импульсов отключен от выхода второго элемента 4 совпадения.

При допусковом контроле входных напряжений в устройстве используется формирователь 22 кода и пятый формирователь 10 импульсов.

В качестве опорного может быть ор- 26 но из входных напряжений.

Задавая код на выходе формирователя кода 22 и записывая его в реверсивный счетчик 7 по информационным входам, можно принудительно изменить временное положение стробирующего импульса в одну или другую стороны относительно момента его положения при равенстве амплитуд входных напряжений.

Временной сдвиг стробирующего импульса влево приводит к мнимому увеличению, а вправо — к уменьшению величины опорного напряжения U npu постоянной амплитуде на входе устрой- 4О ства.

Величина кода выбирается с учетом требуемого допуска на величину контролируемого напряжения.

При контроле по нижнему пределу допуска код на выходе формирователя

22 кода прямой, а при контроле по верхнему пределу допуска — дополнительный. При сравнении входных напряжений код на выходе формирователя 22 кода равен нулю.

Запись информации в реверсивный счетчик 7 осуществляется импульсом с выхода формирователя 10 импульсов, который формируется в момент окончания действия импульса на выходе формирователя 9 импульсов.

При контроле по верхнему пределу допуска после дозаполнения реверсивного счетчика 7 происходит его обнуление в первом периоде контролируемого напряжения.

Для предотвращения ложного срабатывания третьего формирователя 8 импульсов в момент обнуления реверсивного счетчика 7 второй выход счетного триггера 15 соединен с вторым входом запрета третьего формирователя 8 импульсов.

Емкость реверсивного счетчика 7 определяется таким образом, чтобы не произошло его заполнения в режиме прямого счета, и зависит от верхней граничной частоты генератора 13 импульсов и максимальной длительности импульса с выхода элемента 3 совпаде-. ния, которая определяется минимальной частотой входных напряжений.

На фиг. 2 показаны элюры напряжений, В момент t, передний фронт импульса U устанавливает счетный триггер

15 в единичное состояние. Реверсивный

Р счетчик 7 подсчитывает количество импульсов генератора ГЗ импульсов за период t> — t, действия импульса U с выхода элемента 3 совпадения.

Во втором периоде передний фронт импульса U устанавливает первый выход счетного триггера 15 в нулевое состояние, а второй — в единичное.

Сигнал Б7 с его второго выхода открывает третий вход второго элемента

И 6, а сигнал U6 с его первого выхода закрывает третий вход первого элемента И 5. Импульс U< открывает второй вход второго элемента И 6 и импульсы с выхода генератора 13 импульсов с частотой f через первый вход второго элемента И 6 проходят на его вьгход. На выходе второго элемента И 6 формируются импульсы U,, которые поступают на вход вычитания. реверсивного счетчика 7. Реверсивный счетчик 7 вычитает из своего содержимого количество импульсов U« за интервал времени t — t действия импульса U+, При вычитании импульсов Uö в момент времени 1:, который совпадае с моментом пересечения сравниваемых напряжений при равенстве амплитуд, реверсивный счетчик 7 обнуляется и на выходе второго элемента 4 совпадения появляется перепад напряжения.

По этому перепаду третий формирователь 8 импульсов формирует короткий

Если при контроле по верхнему„ пределу допуска стробирующий импульс U< совпадает на четвертом элементе

45 И 17 с импульсом на выходе первого инвертора 20 U, то он устанавливает первый выход триггера 19 в единичное состояние, что свидетельствует о нахождении контролируемого напря5О жения в пределах верхнего допуска.

Если при кочтроле по нижнему пределу допуска стробируюпгий импульс

U совпадает на третьем элементе

И 16 с импульсом на выходе порогового элемента 12 U, то он устанавливает второй выход триггера 19 в единичное. состояние, что свидетельствует о на-., хождений контролируемого напряжения в пределах нижнего допуска.

7 135 стробирующий импульс 0<2, который одновременно поступает на второй вход третьего элемента И 16 и на второй вход четвертого элемента И 17 °

Если входное напряжение Б U, (фиг. 2б), стробирующий импульс Б< совпадает на третьем элементе И 16 с импульсом U с выхода порогового элемента 12. Импульс U открывает первый вход третьего элемента И 16, и стробирующий импульс U проходит на второй вход триггера 19, устанавливая его второй выход в единичное состояние. Это свидетельствует о том, что напряжение U2 > U <.

Если входное напряжение U c U (фиг. 2а), стробирующий импульс U, совпадает на четвертом элементе И 17 с импульсом U с выхода первого инвертора 20. Импульс U является инверсией импульса Ue с выхода порогового элемента 12, Импульс U открывает первый выход четвертого элемента

И 17, и стробирующий импульс U проходит на первый вход триггера 12, установив его первый выход в единичное состояние. Это свидетельствует о том, что напряжение U + U

Для осуществления непрерывного процесса сравнения входных напряжений после окончания каждого процесса сравнения организован сброс реверсивного счетчика 7 (по входу установки в "0«) импульсом U<4 в момент времени . Импульс U<4 формируется во втором периоде четвертым формирователем 9 импульсов.

Импульс U< является инверсией импульса U с вьгхода элемента 3 совпадения. По переднему фронту импульса U происходит запуск четвертого формирователя 9 импульсов °

В момент обнуления реверсивного счетчика 7 на выходе второго элемента 4 совпадения возникает перепад напряжения и может произойти ложное срабатывание третьего формирователя

8 импульсов. Для предотвращения этого импульс сброса U подается на первый вход запрета третьего формирователя 8 импульсов, который запрещает формирование стробирующего импульса в момент обнуления реверсивного счетчика.

При допусковом контроле напряжение U < принимается в качестве опорного, а напряжение Б2 — в качестве контролируемого.

4122 8

В данном режиме стробирующий импульс U, принудительно сдвигается относительно момента времени t6 . Для .5 сдвига стробирующего импульса Б на

<2 информационные входы реверсивного счетчика 7 подается прямой или дополнительный код с выходов формирователя

22 кода, величина которого задает величину сдвига стробирующего импульса

U, влево или вправо от момента времени t . Новое положение строба U соответствует моменту времени, при котором мнимое увеличенное или уменьшенное опорное напряжение U nepece< кается с контролируемым напряжением

U2 при равенстве их имплитуд, Временной интервал между моментом времени

t6 и новым положением строба У< определяет величину допуска на амплитуду контролируемого напряжения U2 .

Величина кода с выхода формирователя

22 кода записывается в реверсивный счетчик 7 при поступлении на его вход

25 синхронизации предварительной уста/ новки импульса U в момент времени с выхода пятого формирователя 10 импульсов. Запуск пятого формирователя

10 импульсов осуществляется по заднему фронту импульса U« с выхода четвертого формирователя 9 импульсов, При контроле по верхнему пределу допуска после дозаполнения реверсивного счетчика 7 в режиме прямого сче3 „ та происходит его обнуление. Ложное срабатывание третьего формирователя 8 импульсов предотвращается сигналом

U с второго выхода счетного триггера 15, подаваемым на его второй вход

4< Р

Формула

135412 изобретения

Устройство контроля амплитуды переменного напряжения, содержащее

5 первый и второй формирователи импульсов, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента совпадения, первый и второй элементы И, выход первого элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, делитель частоты, триггер, третий формирователь импульсов, пороговый элемент, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения сравнения и допускового контроля двух переменных напряжений, введены фазовращатель, генератор импульсов, счетный триггер, четвертый и пятый формирователи импульсов, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй инверторы, второй элемент совпадения и формирователь 25 кода, причем выход фазовращателя соединен с входом первого формирователя импульсов и первым входом порогового элемента, второй вход которого соединен с входом второго формирователя О импульсов, а выход — с первым входом третьего элемента И и через первый инвертор - с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего злемен. та И и выходом третьего формирователя импульсов, а выход четвертого элемента И. соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен

2 10 с выходом третьего элемента И, выход генератора импульсов соединен с пер- . вым входом второго элемента И и через делитель частоты — с первым входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, а второй вход соединен с вторым входом первого элемента И, выходом первого элемента совпадения, входом счетного триггера и через второй инвертор — с первым входом пятого элемента И, выход которого через четвертый формироватЕль импульсов соединен с входом установки в "0" реверсивного счетчика, первым входом запрета третьего формирователя импульсов и входом пятого формирователя импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации предварительной установ*и реверсивного счетчика, информационные входы которого соединены с выходами формирователя кода, первый выход счетного триггера соединен с третьим входом первого элемента И, а второй выход соединен с третьим входом второго элемента И, вторым входом пятого элемента И и вторым входом запрета третьего формирователя импульсов, выходы реверсивного счетчика соединены с входами второго элемента совпадения, выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, вход второго формирователя импульсов является первым входом устройства, вход фазовращателя является вторым входом устройства, а выходы триггера являются выходами устройства.

1354122

Составитель В. Смирнов

Техред Л.Олийнык Корректор С. Шекмар

Редактор А. Ворович

Заказ 5689/40 Тиразк 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис кое

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