Патент ссср 310191

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

310191

Cons Соеетскил

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08.XI1.1969 (¹ 1385175/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.YII.1971. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 27.1 ;.1971

МПК б 01г 25/00

Комитет по делан изобретений и открытий при Совете йтииистрсе

СССР

УДК 621.317.77(088.8) Авторы изобретения А. А. Богородицкий, T. H. Рыжевская, А. Г. Рыжевский, Ю. А. Смагин, Э. К. Шахов и В. М. Шляндин

Заявитель

Пензенский политехнический институт

t, пса;, 1

ЦИФРОВОИ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к области электроизмерительной техники.

Известны цифровые фазометры для измерения мгновенного значения сдвига фаз, в которых определение сдвига: фаз происходит путем заполнения квантующими импульсами с последующим их подсчетом промежутка времени между переходами через нуль исследуемых напряжений.

Однако подобные устройства не обеспечивают высокой точности измерения и сложны конструктивно.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено электронным нониусом, выполненным на формирователе импульсов нониусной последовательности и схеме совпадения, причем первый вход схемы совпадения через формирователь импульсов нониусной последовательности соединен с селектором периода частоты исследуемых напряжений, второй вход этой схемы совпадения подключен к выходу формирователя управляющих импульсов исследуемых напряжений, а ее выход подсоединен к запрещающему входу ключа, разрешающий вход которого .соединен с формирователем импульсов нониусной последовательности и выходом триггера.

Кроме того, формирователь импульсов нониуспой последовательности может быть выполнен на трех счетчиках импульсов, схеме

«ИЛИ», двух схемах сравнения кодов и синтезаторе частот, причем кодовые выходы общего счетчика импульсов через схемы сравнения кодов соединены с кодовыми вы. одами счетчика импульсов периода частоты исследуемых напряжений и дополнительного счетчика импульсов, которые подсоединены последовательно через схему «ИЛИ» и ключ к выходу синтезатора частот, другой выход которого подключен ко входу общего счетчика импульсов.

Такое выполнение фазометра позволяет получить отсчет в единицах измерения сдвига фаз независимо от частоты исследуемых напряжений в широком диапазоне частот и повысить точность измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого фазометра; на фиг. 2 — блок-схема формирователя импульсов нониусной последовательности.

Фазометр содержит формирователи 1 и 2 управляющих ик.пульсов из исследуемых на,пряжений U< «U2, триггер 3, управляющий триггер 4, селектор 5 периода частоты исследуемых напряя ений, формирователь б импульсов нониусной последовательности, схему совпадения 7, ключ 8, счетчик 9 импульсов.

Для получения отсчета сдвига фаз и гразО дусах формирователи 1 и 2 выдают управля310191 ющие импульсы через нуль. Импульсы с формирователя 1 поступают через триггер 8 на первый вход триггера 4, импульсы с формирователя 2 — IIa второй вход триггера 4. В течение первого периода Т исследуемого напряжения U< селектор 5 выделяет период Т исследуемых напряжений и выдает на управляющий вход формирователя б сигнал, где это значение запоминается. По истечении первого периода управляющий триггер 4 выдает импульс длительностью t, пропорциональный сдвигу фаз,. В момент времени tp импульс, соответствующий концу промежутка времени t,, запускает формирователь б импульсов нониусной последовательности и открывает по разрешающему входу ключ 8, через который в счетчик 9 начинают поступать импульсы с частотой /., исследуемых напряжений с формирова.теля 1. Формирователь б выдает серию импульсов длительностью

Т

36-10 и с периодом повторения (2) где К вЂ” выбирается, исходя из заданной точности измерения. Эти импульсы поступают на первый вход схемы совпадения 7, а на второй вход ее поступают импульсы с формирователя 1. При одновременном поступлении на входы схемы 7 двух импульсов с формирователей 1 и б схема совпадения закрывает по запрещающему входу ключ 8. Число N, зафиксированное в счетчике, определяется из соотношения

t= TIN = TN

Из последнего равенства, учитывая выражения (1) и (2), получим после несложных преобразований ю „= „, (а,Рад) .

Для получения непосредственного отсчета сдвига фаз в радианах формирователь 6 должен вырабатывать серию импульсов длитель1 ностью -. = T и с периодом повторе2 —,. 10"

1 ния Т = Т 1=

Основным узлом предлагаемого прибора является формирователь б импульсов нониусной последовательности. Формирователь 6 состоит из ключа 10, счетчиков 11 — И импульсов, схем 14 и 15 сравнения кодов схемы

«ИЛИ» 16, синтезатора 17 частот. Ключ 10 открывается на, время длительности Т периода частоты исследуемых напряжений и через него заносятся в счетчик 11 импульсов периода частоты исследуемых напряжений импульсы образцовой частоты fp с синтезапора 17 частот.

В счетчике 11 записывается число импульсов N„ л т —— 70 ° (3) Одновременно со схемы «ИЛИ» на дополнительный счетчик 13 поступает число импульсов

N т

36 10

Для получения такого соотношения на схеме «ИЛИ» собирается надлежащая комбинация частотных компонент

fo f0 fo Yo

2 2 2 2"

Т

N Tf т о

36 10 36 10

Т

36 10" (4)

Разлагая (4) в ряд Тейлора и, ограничиваясь линейным приближением, получим

65 где и — число разрядов, двоичного счетчика

15 с выходом триггеров счетчика 11. Счетчик

11 и схема «ИЛИ» 16 образуют обычный делитель частоты, управляемый кодом. Особенность его в данном случае состоит в том, что управляющий код является фиксированным, соответствующим коэффициенту деления, 1

25 р а в но

36.10

По команде «Пуск», т. е. команде начала формирования импульсов нониусной последовательности, общий счетчик 12 сбрасывается на «нуль». На этот счетчик непрерывно поступают импульсы с синтезатора 17 частот, 1 следующие с частотой f 1+

36 10, Этот момент времени является началом инт тервала т = . Конец этого интерва36 10 ла совпадает с моментом срабатывания схемы 15 сравнения кодов, когда на счетчик 12

Т пройдет число импульсов, равное

36 10

40 Таким образом формируется длительность импульсов нониусной последовательности.

При дальнейшем поступлении импульсов на счетчик 12 срабатывает схема 14, когда на вход счетчика пройдет число импульсов, рав45 ное У,. При своем срабатывании схема производит сброс счетчика 12 на «нуль», что является началом формирования нового импульса, нониусной последовательности, и таким образом формируется период Т> импульсов нониусной последовательности. Далее цикл повторяется.

Покажем, что импульсы с выхода формирователя удовлетворяют необходимым соотноТ б 1 шениям, а именно-.=, Т, = Т 1

36.10, 36 10"/

Из выражения (3), находим

310191

Относительная погрешность за счет отбро1 шенных членов ряда не превышает (36. 10 ) и ею вполне можно пренебречь.

Предлагаемое устройство можно использовать в качестве лабораторного измерительного. прибора, а также в качестве измерительного блока в цифровых системах обработки информации и автоматического контроля. Оно может быть выполнено на основе обычных, большей частью унифицированных узлов и элементов дискретной техники.

Предмет изобретения

1. Цифровой фазометр для измерения мгновенного значения сдвига фаз, содержащий формирователи управляющих импульсов из исследуемых напряжений, триггеры, селектор периода частоты исследуемых напряжений, ключ, счетчик импульсов, отли кающийся тем, что, с целью получения отсчета в единицах измерения сдвига фаз независимо от частоты исследуемых напряжений в широком диапазоне частот и повышения точности измерения, он снабжен электронным нониусом, выполненнь:м на формирователе импульсов нониус:-:ой последовательности и схеме совпадения, причем, первый вход схемы совпадения через формирователь импульсов нониусной последовательности соединен с селектором периода частоты исследуемых напряжений, второй вход этой схемы совпадения подключен к выходу формирователя управляющи.: импульсог исследуемых напряжечий, а

10 ее выхол подсоединен к запрещающему входу ключа, разрешающий вход которого соединеч с формирователем импульсов нониуской последовательности и выходом триггера.

2. Фазометр по п. 1, oTfичающнйся тем, 15 что формирователь импульсов нониусной последовательности выполнен на трех счетчиках импульсов, схеме «ИЛИ», двух схемах сравнения кодов и с. :,нтезаторе частот, причем кодовые вь:холы общего счетчика импульсов

20 через схемы сраг>ненпя кодов соединены с кодовыми выходами счетчика импульсов периода частоты исследуемых напряжений и дополнителы ого счетчика импульсов, которые подсоединены последовательно через схему

25 «И.1И» и ключ к выходу синтезатора частот, -ругой выход которого подключен ко входу общего счетчика импульсов.

310191

Составитель Г. Н. Кучеренко

Редактор С. И. лейфиц

Техред T. П, Курилко Корректор Л. А. Царькова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2518/П Изд. № 1075 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5