Патент ссср 330398

 

Сеюз Вееетеииа

Веииаеиетичееииа т еещбиии

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A87©P СМОМУ СЙИД ТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 07.71И969 (М 3345973/38-1О) с пр.исоединени ем заявки Г .—

Приоритет—

Опубликовано 24Лт.т872. Е|оллетень № 8

И,Кл. Ст olr 25, ОО

Кеетмт81 Ае 3663N иеееретений и етирытий ееи Совете йиииетрее

966Р

УДК Sn.ЗЛ.77 (988,8) Дата опубликования описания 22Л .) 972

Автор изобретения

A. A. Рыжков

Кадиевский филиал Коммунарского горнометаллургического института

Заявитель

ФАЗОИЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения фазы, при которой произошла однократная коммутация (быстрое появление илм исчезновение) переменного сигнала.

Необходимость точного измерения и регистрации фазы, при которой происходит однократная коммутация сигнала, часто вознчкает при экспериментальном исследовании различных устройств, работающих на переменном токе, импульсных схем, схем тиристорного и ионного приводов, коммутационной и защитной аппаратуры, при решении ряда задач на злектронных моденярующнх машинах h т. д.

Известные фазометры, содержащие формирующие, устройства, импульсные селекторы, коммутатор, генератор импульсов, триггеры, ключи, логические схемы и ревероиэный счетчик, не, позволя.от измерить с высокой точностью фазу в момент однократной коммутации сигнала, Повышение точности измерения фазы однократной коммутации переменного сигнала в предлагаемом фазометре достигается путем использования цифрового принципа построения схемы, управление которой осуществляется разделенными по амплитудному признаку импульсами, появляющимися на выходе формирователя при однократной коммутации поданното íà ceo вод сигнаaa, и прн переходе сиг

-пала через нуль.

На фиг. (приведена структурная схема предложенного устройства, содержащего форь мнрователь 1, преобразователь 2 полярности импульсов, амплитудные импульсные селекто.. ры д, 4, усилители-формирователи 5; 6, потенциалл ьно-в мпульсные логические схемы «Иъ. 7, 8, триггер 9, генератор 10 импульсов, ключ 11, 1о логические импульсные схемы «kMH» 12, И, генератор И одиночных импульсов, реверсивный счетчик 15 импульсов, счетчик. Ы импульсов, схему 17 переноса кода и схемы 18 — Н временной задержки имп IbcoB.

Is На фиг. 2 показаны, графики, поясняющие р аботу устройства в режиме. калибровки.

Здесь. а — кривая входного напряжения после симметричного ограничения, б — импульсы напряжения на выходе формирователя, в — так20 товые нмвульсы на выходе усилителя-формирователя 6, г - — импульс на открывающем вхо- . де ключа 11, д — импульсы на закрывающем входе ключа 11, e — наргина заполнения счетчиков Ы и 16 .

25 На фиг. 3 показана работа устройства при измерении фазы включсния сигнала. Здесь: а — кривая входного напряжения после сим-. метричного ограничения амплитуды, б -- импульсы напряжения на выходе формнроватезо ля 1, в — тактовый импульс на выходе усили3 теля-формирователя. 5, г — им2пульс на откры:ааюьцем входе ключа, д - — тактовые импульсы на выходе усилителя-формирователя 6, е — - импульсы управления на:-хак рь1ваю1цем входе ключа 11, w — картина постунления счет.".и 5 импульсов иа вычнта1ащий вход реверсив1 ага счетчика 15, и — состояние счетчика 15 до .измерения фазы, "— состояние счетчика 15 после измерении фазы.

На фиг. 4 показаны графики, поясняк>щие l6 работу устройства при измерении фазы отключения сигнала. Здесь: II — напряжение входно го сигнал- после усиления н симметричнога огра1ги 1е1ии по амплитуде, б — им1пульсы напряжения. >На выходе формирователя 1, в — так- IS товые импульсы иа выходе усилителя-форлвирователя 6, г — импульс на выходе усилителяформирователя 5, д — импульсы управления на открываю112ем входе ключа 11, e — конечный импульс управления на закрь1вак>1цем вхо- 20 де ключа 11, яс--тактовые импульсы управления на закрываюшем входе ключа 11, и — импульсы, посту11ающ11е на шину сброса счетчи>ка 15, к — картина состояния счетчика 15 ь процессе измерения. 25

Перед началом измерений производят калибровку счетчиков 110 частоте исследуемого сигнала. Для этого переключагель Л ставят в полажение 1 («калибровка»} и nа. вход формирователя 1 падают исследуемый сигнал. Им- Зб пульсом о1: генератора одиночных импульсов производят сброс схемы в исходное. Состоян1ие

При этом триггер 9 уcTBIIBBëèâàeòñÿ в такое положение, когда запрещая>щий потенциал его воздействует на схему «И» 8, а разрешаю- Зб щий -- на схему «И>. 7. В счетчиках 15 и 16 устанавливается KQII,, равный иулкь Включают

"т 2молер В. Импупьс:.1" чередив>щейся полярности, получившиеся в фррмирователе. в результате усиления входного сигнала, симметрично- 10 го его ограничения па амплитуде и последук>щего дифференцирования. пода>отся на вход селектора 4. Амплитуда импульсов, явившаяся результатом дифференцирования перепада 2 (см. фиг. 2), достаточна для сбрасывания се- 4, лектора 4, Последний с некоторой задержкой на времеви пропускает импульсы положительной полярности нII усилнтелb" формироватепь 6, 1> а бот и ю 1>пи Й в р ел е11Н с> м р ежи м е.

Короткие импульсь1, имек>щие крутой перед- "A ний фронт и стандартную амплитуду, постулают на входы двух логических схем «И» 7 и 8.

Первый тактовый импульс, пройдя ла1ическу1О схему «И» 7, открывает ключ 1.1 (так как на пате11циальны11х вход логической схемы «И».7 2> подан разрешающий 11атенциал от триггера 9) и счет11и1ьи 15 !л 16 за1палняlатся импульсами От

re11ератОра 1» имп5 льсов стабилизиДова11но11 частоты. Кроме этого, первый тактавый импульс перебрасывает Т1>11ггер 9 в полажение 1, 11а в >езультате чего на потенциальн11й вход схеI

О мы «И».7 подается запре1па>ошнн потея>авиа,21, а на схему «И» б* — — разрешающий.

Ровно через адин к-.рнад напряже>зия, поданного на вход i>ñòðoéerâà, усилитель-формиро- 1>5 ватель 6 выдает второй тактовый импульс, который, пройдя логическую схему «И» Ь, закрывает ключ 11. 380QJIнение с"!етчикав прекращается, а код. установленный в. счетчиках. пропорционален длмтельности периода, Прохождение последу1ошнх тактовых им|пульсов через схему «Я» 8 никаких изменений в схеме не производит.

Установленный в счетчике 15 1«>z можно также ввести в запоын1»ающее устройства вычислительной машины, л1ибо- после соответствующей дешифрации вывести на печать или на цифровой индикатор. На этом калибровку.прибораа зака ичмва ют.

Для перевода схемы на режим измерения фазы при включении переменного сигнала переключа гель 11 ставят в положение 11 и производят сброс триггера 9 в исходное состояние импульсам от генератора 14 одиночных импульсов. Г1ри этом сбрасывается и код счетчика 15, а через промежуток времени, апределяемь>й параметрами схемы 21 код счетчика 16 пе1>енаоится в счетчик 15.

В этом состоянии схема находится до момента появле>1ия 11а входе формирователя исследуемого переменного сигнала (момент il на фиг, 3). 11ри паявлени1и входного сигнала форли1рователь 1 усиливает elo, ограниюяает Irp амплитуде и дифференцнрует передний фронт.

В результате дифференцирования переднего фронта нз выходе форлвиравателя, появляется импульс„амплитуда которого в два раза меньше амплитуды импульса, полученного при дчфференц111>авании симметрично Ограниченного сигнала 21ри переходе ега через нуль (например, в момент времени 4, 4, 4 и т, д ), Полярность первого импульса половинной амплитуды (полуилвпульса1 зависит ат величины начальной фазы включения сэ1гнала. При фазе включения сигнала, равной 11ли бс>лыпей

18О, начальный импульс половинной амплитуды и м еет отр ица тел ьну ю пол я рн ость.

Начальный полуимпульс поступает на входы селектора 4 и преобразователя 2. Селектор 4 импульс не пропускает, так как настроен на пропусканне илгпульсов, амплитуда которых близка к напряжению, равному перенаду 2 U..

Преобразователь 2, изменив при иеобхадил1с1сти полярность полуиыпульса (еcDIIH включение сигнала произошло нри фазе 180 или больше), подает его на .вход селектора, 2 полу11ы11ульсов. Селектор 8 с некоторой времениои задержкаи Ь. .-:э пропускает чолунмпульс на вход усилителя-формирователя 5, работающего в релейнок1 режиме и формирующего но ьходному импульсу половинной амплитуды тактовый импульс стандартной амплитуды и длительности. Тактовый импульс Открывает к lion 1, и импульсы высокой частоты ат relleратора Ю поступа1от на вычктающу1а шину счетчика 15. Первоначальна установленный в счетчике кад начинает х."ìenüøÿòüeÿ.

В мом нт вре1л1ени 4 формирователь 1 вырабатывает им11у 1ьс априцательна1, олярности н полной ал1пл.;1туды, но ни селе1сто 1, ни сь5 лектор 8 его не пропускают. Селектор 4 не пропускает, так как настроен на пропускание импульсов только положятельно14 полярности, а, селектор 8 пропускает только импульсы, амплитуда которых не больше перепада U, 5

Б момент времени tq на выходе формирователя 1 появляется, положительный импульс полной амплитуды, соответствующий диффере 1цировани1о перепада 2 Селектор 4 пропускае.г его на вход усилителя 6 с преднамеренной задержкой по времени„равной задерж хе 1!«» и необходимой для компенсации погрешности прибора, вносимой временной задержкой Л .з селектора 8. С выхода усилителя б, тактовый импульс поступает на ключ 11, 15 который, срабатывая, прекращает поступление счет»1ых импульсов на вычитающую шину счетчика /5. В счетчике будет содержаться код, пропорциональиын разности — ((ta+ t 4)--(4+ ) 3 О

Так как М.» — — Л/.-., то код, установившийся в счетчике 15, будет пропорционален фазе, при которой произошло включение сигнала.

При необходимости повторного эксперимента HPH тОЙ жЕ ЧаСтОтЕ МССЛЕДУЕМОГО СИГНаЛа э5 нужно произвести подготовку схемы, нажав на кнопку «Сброс». При этом датчик 14 формирует один импульс, которэяй осуществляет сброс счетчика 15 в нулевое состояние и, воздействуя на схему 17 переноса через схему 21, 50 осуществляет перенос кода счетчика 16 (пропорционального длительности периода исследуемого сигнала} в реверсив1»ый счетчик 15.

После этого процесс измерения можно повторить. 35

Для измеренкя фазы отключения сигнала п;;реклочатель II устанавливают в положент»е !

11.и прсэизводят сброс схемы в исходное со стояние. В счетчике 15 устанавливается нулевой код. На вход формирователя 1 подают ана- 4п лизируемый сигнал и включают тумблер 8.

На выходе формирователя через каждый полупериод исследуемого сигнала появляются импульсы чередующейся полярности, амплитуда которых приближенно равна удвоенной ве- 45 личине перепада U,, т. е. 2 U (см. фиг. 4).

Все импульсы одинаковой (для определенности положительной) полярности с задержкой

Л/.» поступают на вход усилителя-формирователя 6, вырабатывающего по каждому посту- 5О пающему на его вход импульсу тактовый импульс стандартной длительности и амплитуды.

Очередной тактовый импульс поступает с усилителя б на запиракндийся вход ключа 11, а также на входы схем 19 и 20 временной за- 55 держкн. Имйульс, поступающий на занирающий вход ключа 11, никакого изменения в схеме. не производит, так как и до этого ключ был заперт.

Через промежуток времени И щ соответствующий параметрам схемы 20 временной задержки, импульс, появившийся на ее выходе, поступает на шину сброса счетчика 15. После сброса счетчика в нулевое состояние на выходе схемы И появляется имгульсь которыЙ oTKphlвает ключ 1, и реверсн "нын счетчик 15 вновь начинает . çíoëHHòüñÿ.

Если в течение следу1ощего периода входного сигнала отключение его не произошло, то в момент времени (см. фиг. 4) на выходе форMHpoBBòñ.lÿ 1 110яэляется второи лмпульГ и такт работы схемы повторяется. через Й.» появляется импульс на выходе усилители б, который закрывает ключ 11, затем через М:О сбрасывает счетчик в нулевое состояние, а через

Л11 вногь открывается клкэч, разрешая запол нение счетчика 15.

Такое повторение будет происходить до момента времени 4, когда на выходе формирователя 1 пояьится импульс половинной амплитуды. Независимо от полярности этого импульса„ через время Ai, -.„равное М, », появится стандартный импульс на выходе усилителя-форми- рователя 5. Спустя промежуток времени, определяемый параметрами схемы 18 и равный временной задержке схемы 19, импульс, появившийся ыа выходе усилителя э, закрывает кл1оч 11. Счетчик 15 после срабатывания ключа H содержит код, величина которого пропорциональна фазе, при которой произошло отключение сигнала. Так как Л/„4 =И,э и

М1н=Л/1, то код, установившийся в счетчике 15, соотэетсд,вует отрезку времен,и (14+Л r: -+ Ìç) — (1з- ;:М,: g+t»lt, „) .—. 1,— 1э = (р

Очевидно. что точность работы данного устройства зависит от того, насколько точно будут подогнаны параметры схем 18„19 ч селектор Ов 8 H 4. P d 3 H H ll B B g>o Jl 14 м и к росеK $н д ы, 4 TO практически вполне осуществимо, ие создает заметной погрешности:прн работе устройства в диапазоне промышленной и звуковой частот.

Предмет изобретения

Фаэометр, содержащий формирователь, преобразователь полярности импульсов, селекторы импульсов полной и половинной амплитуды, усилители-формирователи, триггер, генератор.импульсов, ключ, лопические схемы, реверсивный счетчик, схемы временной задержки, отличаюи»ий ая тем, что с целью повышения точности измерения фазы однократной коммутации переменного сигнала. выход формирователя соединен с входом селектора полной амплитуды 11 через преобразователь поляриости импульсов — — с входом селектора половинной амплитуды, выходы селекторов путем соответствующей коммутации переключателем соединены через усилителя-формирователи, логические схемы и схемы временной задержки — с шиной сброса реверсивного счетчика и с управлякэщнми входами ключа, нмпульсныэ» вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход посредством переключателя свяэан с суммирующим H вычнтающям счетными входами реверсивного счетчика. г

С/сг Ф

Госта вижяв 1 . Кучеренко

Тесак@ Л. Богданова

Ф

Тираж

Корректор Л, Бадылама

Редактор С. Хейфиц

Подписное

ЦНИИЛИ Комитета ио долам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, R-Ж, Раушская наб., д, 4!5

Предприятие „Патент", Москва, Г-59, Бережковская иаб,, 24