Цифровой фазометр

 

Изобретение может быть использовано при создании фазометрической аппаратуры, работающей на низких и средних частотах. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства . Фазометр содержит нуль-орган 1, временные дискриминаторы 3 и 4 максимумов, формирователь 4 опорных сигналов, элементы 2И 5 и 6, микропроцессор 7, индикатор 8 и блок 9 управления. Введение нуль-органа 10, временных дискриминаторов 11 и 12 максимумов, инверторов 13 и 14 и конкретное выполнение блока 9 управления позволяют при запуске фазометра в момент времени, соответствующий положительному полупериоду, получать выигрыш во времени, пропорциональный полупериоду сигнала. 1 3.п. ф-лы, ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (gg) 4 G 01 R 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4116269/24-21 (22) 27. 05. 86 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (7 1) Специальное проектно-конструк-. торское и технологическое бюро электродвигателей Производственного объединения "Укрэлектромаш" (72) А.Н. Печенежский и В.В. Питутин (53) 621.317.373(088.8) (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение может быть использовано при создании фазометрической аппаратуры, работающей на низких и средних частотах. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Фазометр содержит нуль-орган 1, временные дискриминаторы 3 и 4 максимумов, формирователь 4 опорных сигналов, элементы 2И 5 и 6, микропроцессор 7, индикатор 8 и блок 9 управления. Введение нуль-органа 10, временных дискриминаторов 11 и 12 максимумов, инверторов 13 и 14 и конкретное выполнение блока 9 управления позволяют при запуске фазометра в момент времени, соответствующий положительному полупериоду, получать выигрыш во времени, пропорциональный полупериоду сигнала.

1 з.п. ф-лы, . ил.

68808 2 первого триггера 15, первый вход элемента 2И 18 соединен с первым входом блока 9 управления, а выход—

5 с единичным входом второго триггера

16, нулевые входы триггеров 15-17, 25 и 26 объединены. Второй вход элемента 2И 18 соединен с вторым входом элемента 2И 20 и с прямым выходом триггера 15, инверсный выход которого соединен с третьим выходом блока

9 управления, выход элемента 2И 20 соединен с единичным входом триггера 25, прямой выход которого соединен с входами элемента ИЛИ 27 и элемента ЗИ 21, а инверсный выход— с входом элемента ЗИ 22, прямой выход триггера 16 соединен с вторым входом элемента ЗИ 22 и входом эле2п мента ИЛИ 27, выход которого соединен с вторым выходом блока 9 управления, а инверсный выход триггера 16 соединен с вторым входом элемента

ЗИ 2 1, а выход элемента ЗИ 21 соеди25 нен с единичным входом триггера 26, прямой выход которого соединен с входом элемента ИЛИ 28 и первым входом элемента ЗИ 23, а инверсный выход — с первым входом элемента ЗИ

24, выход элемента ЗИ 22 соединен с единичным входом триггера 17, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента ЗИ 24 и входом элемента ИЛИ 28, а инверсный вы35 ход — с вторым входом элемента ЗИ

23, выходы элементов ЗИ 23 и 24 соединены с входами элемента ИЛИ 29, выход которого соединен с нулевыми входами триггеров 15-17, 25 и 26.

4р Второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока 9 управления соединены соответственно с третьими входами элементов ЗИ 22 и 24, первым входом элемента 2И 20 и третьими вхо4 дами элементов ЗИ 21 и 23, первый выход блока 9 управления соединен с выходом элемента ИЛИ 28.

Фазометр работает следующим образом.

Синусоидальные напряжения, между которыми измеряется фазовый сдвиг, 55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании фазометрической аппаратуры, работающей на низких и средних частотах.

Цель изобретения — повышение быстродействия с сохранением точности.

На чертеже приведена блок-схема фазометра.

В состав цифрового фаэометра входят нуль-орган 1, временные дискриминаторы 2 и 3 максимумов, формирователь 4 опорного сигнала, элементы

2И 5 и 6, микропроцессор 7, индикатор 8, блок 9 управления, нуль-орган 10, временные дискриминаторы 11 и 12 максимумов и инверторы 13 и 14.

Блок 9 управления состоит из триггеров 15-17, элемента 2И 18, кнопки 19 "Пуск", элемента 2И 20, элементов ЗИ 21-24, триггеров 25 и

26, элементов ИЛИ 27-29.

Вход нуль-органа 1 соединен с входом первого временного дискримина— тора 2 максимумов, вход второго временного дискриминатора 3 максимумов соединен с входом формирователя 4 опорного сигнала, выход которого соединен с первыми входами элементов 2И 5 и 6, выходы которых соединены с входами микропроцессора 7> соединенного с индикатором 8, первые два выхода блока 9 управления соединены с управляющими входами микропроцессора 7 и вторыми входами элементов 2И 5 и 6, третий выход блока 9 управления соединен с третьим управляющим входом микропроцессора

7. Вход первого инвертора 13 соединен с входом первого нуль-органа 1, а выход — с входом второго нуль-органа 10 и входом третьего временного дискриминатора 11 максимумов, вход второго инвертора 14 соединен с входом формирователя 4 опорного сигнала, а выход — с входом четвертого временного дискриминатора 12 максимумов, выходы первого нуль-органа 1, первого и второго временных дискриминаторов 2 и 3 максимумов, второго нуль-органа 10 и третьего и четвертого дискриминаторов 11 и 12 максимумов соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока 9 управления.

В блоке 9 управления кнопка 19

"Пуск" соединена с единичным входом

U (t) = U, sinut, U>(t) = Н, sin(t — Ч), подаются соответственно на первый и второй входы фазометра. Нуль-орган

1 и временной дискриминатор 2 мак368808

1 симумов выделяют соответственно момент перехода через нуль из минуса в плюс и момент наступления максимума сигнала U,(t). Нуль-орган 10 и временной дискриминатор 11 максимумов выделяют соответственно момент перехода через нуль из минуса в плюс и момент наступления максимума инвертированного сигнала О, (t), который появляется на выходе инвертора 13. Временные дискриминаторы

3 и 12 максимумов выделяют моменты наступления максимумов сигналов соответственно V (t) и инвертированного U,(t ), который появляется на выходе инвертора 14. Во все эти моменты времени на выходах соответствующих блоков формируются управляющие сигналы, поступающие в блок

9 управления. Формирователем 4 осуществляется преобразование напряжения П (t) в пропорциональную частоту следования импульсов

f (t)=K< U< (t)=K

Элементы 2И 5 и 6 в исходном состоянии закрыты нулевыми потенциалами триггеров 17 и 26, объединенными через элемент ИЛИ 28, и триггеров 16 и 25, объединенных через элемент

ИЛИ 27, блока 9 .управления.

При нажатии кнопки 19 "Пуск" на прямом выходе триггера 15 появляется единичный потенциал, подготавливающий к работе элементы 2И 18 и 20.

В зависимости от того, в какой из моментов времени, соответствующий положительному или отрицательному полупериоду сигнала U,(t), нажата кнопка 19 "Пуск", первый импульс появляется на выходе нуль-органа

10 или нуль-органа 1.

Рассмотрим случай, когда кнопка

19 "Пуск" нажата в момент времени, соответствующий положительному полупериоду сигнала U,(t). При этом первым наступает момент перехода через нуль из минуса в плюс для инвертированного сигнала U,(t), по сравнению с сигналом U,(t), т.е. первым срабатывает нуль-орган 10. С его выхода импульс через элемент 2И 20 поступает на единичный вход триггера 25, в результате чего íà его пря5

55 мом выходе устававливается t ;11»1и .ный потенциал, который поступает через элемент ИЛИ 27 на второй вход элемента 2И 6. Импульсы с формирователя

4 опорного сигнала начинают поступать в один из запоминающих регистров микропроцессора 7, адрес которого выбирается по управляющему сигналу с триггера 25. Установившийся на прямом выходе триггера 25 единичный потенциал разрешает прохождение импульсов с выхода временного дискриминатора 11 максимумов через элемент

ЗИ 21 на единичный вход триггера 26, а нулевой потенциал на инверсном выходе триггера 25 поступает на элемент ЗИ 22, запрещается прохождение через него импульсов с выхода временного дискриминатора 2 максимумов на единичный вход триггера 17. При наступлении максимума сш" нала П. (ь ) импульс с выхода временного дискриминатора 11 максимума через элемент

ЗИ 2 1 поступает на единичный вход триггера 26, в результате чего на его прямом выходе устанавливается единичный потенциал, который, проходя через элемент ИЛИ 28 на второй вход элемента 2И 5, открывает этот элемент для прохождеш,я импульсов с формирователя 4 опорного сигнала на запоминающий регистр микропроцессора 7, адрес которого выбирается по управляющему с:» налу с триггера 26.

Единичный потенциал с прямого выхода триггера 26, поступая на элемент ЗИ 23, открывает его для прохождения импульсов с временного дискриминатора 12 максимумов. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 26 запрещает прохождение импульсов с выхода временного дискриминатора 3 максимумов через элемент

ЗИ 24. При первом же поступлении максимального сигнала L (t) импульс с выхода временного дискриминатора

12 максимумов поступает через элементы ЗИ 23 и ИЛИ 29 на нулевые входы триггеров 15-17, 25-26, возвращая их в исходное состояние. Тем самым элементы 2И 5 и 6 становятся нечувствительными к импульсам формирователя 4, прекращая их доступ в микропроцессор 7. С инверсного выхода триггера 15 поступает сигнал на третий управляющий вход >Illl

5 13688

В том случае, когда запуск устройства происходит в момент времени, соответствующий отрицательному полупериоду сигнала U<,(t ), фазометр

5 работает под управлением импульсов, вырабатываемых нуль-органом 1 и временными дискриминаторами 2 и 3 максимумов через соответствующие им элементы блока 9 управления. 10

Таким образом, элемент 2И 5 оказывается открытым для прохождения импульсов в течение фазового интервала О... !2 + (, а элемент 2И 6— в течение фазового интервала «/2...

« /2 + q . За время открытого состояния элементов 2И 5 и 6 на соответствующие регистры микропроцессора 7 поступает соответственно количество импульсов i<2iq т<2

N<= f(t)d(< t)=K, U,(t)d(u t), 20

2Гj2+g

U2(t)d(Q t) и<2

Подставляя в эти формулы выражение (1), получают

N<=Kf U2 $in(Qt- q)d(CDt)с (2) KLU2 со$ СГ э

U, . sin(n t — q )d(a t)

40 — К У 2<,< $1п<-, (3)

Коды N, и N2 запоминаются в заданных регистрах микропроцессора 7.

Единичный потенциал, поступающий, на третий управляющий вход микропроцессора 7 с триггера 15, является командой "Начало операции", по которой начинается выполнение микропрограммы вычисления фазового сдвига

< < 2

arctg—

Результаты вычисления отображаются на индикаторе 8.

Таким образом, при запуске цифрового фазометра в момент времени, со08

6 ответствующий положительному полупериоду, получают выигрыш во времени, пропорциональный полупериоду сигнала,по сравнению с известным устройством с сохранением прежней точности, что особенно важно при измерении сдвига фаэ на средних и низких частотах.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Цифровой фазометр, содержащий нуль-орган, первый и второй временные дискриминаторы максимумов, формирователь опорного сигнала, первый и второй элементы 2И,,микропроцессор, индикатор и блок управления, причем вход нуль-органа соединен с входом первого временного дискриминатора максимумов и первой входной клеммой фазометра, вход второго временного дискриминатора максимумов соединен с входом формирователя опорных сигналов и второй входной клеммой фазометра, при этом выходы нуль-органа, первого и второго временных дискриминаторов максимума соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, а выход формирователя опорного сигнала соединен соответственно с первыми входами первого и второго элементов

2И, выходь< которых соединены с входами микропроцессора, выходом соединенного с индикатором, при этом первые два выхода блока управления соединены с первым и вторым управляющими входами микропроцессора и вторыми входами элементов 2И, а третий выход блока управления соединен с третьим управляющим входом микропроцессора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении точности, в него дополнительно введены второй нуль-орган, третий и четвертый временные дискриминаторы максимумов и два инвертора, причем вход первого инвертора соединен с первой входной клеммой фазометра, а выход — с входами третьего временного дискриминатора максимумов и второго нульоргана, выход которого соединен с четвертым входом блока управления, а выход третьего BppMp«Hîãо дискриминатора соединен с пятым входом блока управления, при этом вход второго инвертора соединен с второй

8808

Составитель М. Катанова

Техред А.Кравчук Корректор M. Лемчик

Редактор О. Юрковецкая

Заказ 287/47 Тираж 772 Подписное

HHHHIIH 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

136 входной клеммой фаэометра, а выход с входом четвертого временного дискриминатора максимумов, выход которого соединен с шестым входом блока управления.

2. Фазометр по и. 1, содержащий блок управления, состоящий из трех триггеров, третьего и четвертого элементов 2И и кнопки "Пуск",причем кнопка Пуск" соединена с входом установки единицы первого триггера, первый вход третьего элемента 2И соединен с первым входом блока управления, а выход — с входом установки единицы второго триггера, входы установки нуля трех триггеров обьединены, отличающийся тем, что в блок управления дополнительно введены четыре элемента ЗИ, четвертый и пятый триггеры и три элемента ИЛИ, причем второй вход третьего элемента 2И соединен с вторым входом четвертого элемента 2И и пряьым выходом первого триггера, инверсный и прямой выходы второго триггера соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ЗИ, при этом инверсный и прямой выходы третьего триггера соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов ЗИ, выход четвертого элемента 2И соединен с входом установки единицы четвертого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соотнес..стасово вторыми входами первого и второго элементов ЗИ, выход первого элемента

ЗИ соединен с входом установки едиг ницы гятого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов ЗИ, а второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока управления соединены соответственно с третьими входами второго и четвертого элементов ЗИ, вторым входом четвертого элемента 2И и третьими входами первого и третьего элементов ЗИ, при этом прямые выходы второго и четвертого триггеров соединены с входами первого элемента ИЛИ, а прямые выходы третьего и пятого триггеров соединены с входами второго элемента

ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом блока управ. пения, второй выход которого соединен с выхо25 дом первого элемента ИЛИ, а третий с инверсным выходом первого триггера, вход установки нуля которого соединен с входами установки нуля четвертого и пятого триггеров и выходом

Зо третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами тр " тего и четвертого элементов ЗИ, а выход второго элемента ЗИ соединен с входом установки единицы третьег триг— гера..