Цифровой фазометр

 

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН к ьвтовскомм св тиъс (61) Дополнмтельное к авт. сеид-ау (22) Заявлено 01Ю477 (21) 2467878/

Саюэ Советских

Социалистических

Реслублнк

53)М. Кл.2 01Я 2У08 с присоединением заявки М

Государственный коинтет ссср по делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

53) УДК 621. 317. 77 (088. 8) Опубликовано 05.1 0.79. Ьюллетен

Дата опубликования описания 0 (72) Авторы изобретения

В. Г.Жуковский, Н. П.Смоленский и Н.Ф.Твердохлебов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении больших изменений фазы переменного напряжения.

Известны циФровые фазометры, содержащие делители частоты, инверторы, триггеры, формирователи, схемы совпадения, триггерный фазометр (1).

Однако он имеет недостаточную точность измерения.

Известны цифровые фазометры, состоящие из первого и второго форми- рователя, соединенных с триггером, к выходам которого подключены входы элемента совпадения, вторые вхо.цы которого подключены к генератору импульсов заполнения, а выходы ко входам управляемого коммутатора. выход которого подключен ко входу элемента совпадения, второй вход которого соединен с времязадающим устройством, а выход — со счетным входом счетчика импульсов. К одному из плеч триггера подключены также соединенные последовательно интегрирующая и дифференцирующая цепи. Выход последней подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены со входами двух дешифраторов.

Выход первого дешифратора подкхвочен к управляемому входу коммутатора, выходы второго дешифратора — ко

5 входам начальной установки счетчика импульсов. Второй дешифратор имеет также дополнительный выход, соединенный со вторым выходом времязадающего устройства (2 1.

Недостатком данного фазометра является возможность измерения только плавно изменяющегося сдвига фаз, а также его сложность, обусловленная необходимостью применения интеrрирующего и дифференциоующего звеньев, коммутатора, двух дешифраторов и времязадающего устройства.

При использовании данного фаэометра для измерения быстро изменяющегося сдвига фаз (изменяющегося между двумя циклами измерения на величину, превышающую единицу дискретности измерения) происходит потеря информации о переходе сдвига фаэ через значения, кратные 360о.

Целью изобретения является повышение точности измерения при быстро изменяющемся сдвиге фаэ.

Данная цель достигается тем, что в цифровой фаэометр,содержащий

690407 первый и второй формирователи„. соединенные с триггером, к ныходу которого подключен вход элемента совпадения, генератор заполняющих импульсов, соединенный с нторым входом элемента совпадения, а также счетчик и ренерсивный счетчик,, введены последовательно соединенные элемент задержки, регистр, блок вычитания и блок сравнения, причем выход первого формирователя соединен с обнуляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента coBпадения, выход счетчика соединен со вторыми входами регистра и блока вычитания, к выходу которого подключен знаковый вход реверсивного счетчика, выход второго формителя соединен со входами элемента задержки и блока сравнения, к выходу которого подключен счетный вход реверсивного счетчика.

Блок-схема цифрового фазометра представлена на чертеже. На входные формирователи 1 и 2 поступают соответственно опорное и исследуемое напряжение. Триггер 3 управляет прохождением импульсов заполне:ния через элемент совпадения 4, второй вход которого соединен с генератором заполняющих импульсов 5.

Выход элемента совпадения 4 соединен со счетным входом счетчика б, обнуляемого формирователем 1 в начале каждого цикла измерения.

Такая структура образует известный фаэометр с время-импульсным преобразованием, обеспечинающим измерение угла сдвига фаз н гределах

0 — 360 . Выход советчика 6 соединен со входом регистра 7. С выхода формирователя 2 через элемент задержки 8 на второй вход регистра

7 поступает сигнал занесения информации со счетчика 6 в регистр 7.

Выходы счетчика 6 и регистра 7 соединены со входами блока вычитания 9, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения 10, а второй — к знаковому входу реверсивного счетчика 11.

Второй вход блока сравнения 10 соединен с ныходом формирователя 2, а выход — со счетным входом ренерсизного счетчика 11.

Работа фаэометра.заключается в определении кода, соответствующего текущему значению измеряемого сдвига фаэ опорного и исследуемого напряжения в пределах 0 — 360 и кода, соответствующего числу, переходов сдвига фаз через значения, кратные 360, с учетом направления перехода. Код, соответствующий сдвигу фаэ в пределах 0-360 формируется на выходе регистра 7, а число переходов сдвига фаз подсчи5 где

При этом, если между соседними циклами измерения сдвиг Ааэ прошел значение, кратное 360 (точка m), в ту или иную сторону, то разность предыдущего и текущего результатов измерения в пределах 0 — 360 (йк) больше числа >, т.е, ак p —,($) а знак разности л к однозначно определяет направление перехода через значение, кратное -60 . Если перехода сдвига фаз через значение, кратное 360 не было„ то

)Л к) ((4)

При переходе сдвига фаз через значение, кратное 360 ", в положительном направлении число m увеличивается на единицу, н отрицательном — уменьшается на единицу.

Рассмотрим числсвой пример. Пусть гп = 100, а предыдущему положению сдвига фаз соответствует число 225 (п = 2, к 25). С учетом (2) допустимый сдви= фаэ между соседними циклами измерения не должен превышать величины, соотнетствующей лк = + 49 единиц дискретности, т.е. результат текущего цикла измерения может находиться в диапазоне 176274, Точке 176 соответствует а к=25-76

=--51, т.е. 51>50, поэтому с учетом (3) и знака и к число )т должно уменьшаться на единицу. Точка 274 соответствует 6 к= ?5-74 = -49, т.е„

49450„ поэтому с учетом (4) число и остается прежним.

B начале работы регистр 7 и реверсивный счетчик 11 устанавливается н любое (в -.oì числе и нулевое) состояние, принятое за исходное.

—,,û:í àåòñÿ реверсивным счетчиком 11 .

В общем случае сдвиг фаз определяется следующим выражением. (р = +(n ) 2

0 4 )nI 4 И-) (1)

04)kf ь m-) п — число переходов сдвига фаз через значения„ кратные

360 к — число импульсов, соответ2 ц стнующее сдвигу Фаэ в пределах 0 — 360 ;.

К вЂ” емкоcòü реверсивного счетчика; емкость регистра.

Рассмотрим изменение и и к на

25 числовой оси при изменении сдвига фаз p . Области положительного сдвига фаэ соотнетстнует значение р н прямом коде, а области отрицательного сдвига фаэ — н дополнительном. Ограничимся допустимым сдвигом фаэ между -оседними циклами измерения, равным К = + (. — 1) (2) что соотнетстнует о 360 Р= t (180 — —,„) 690407

Счетчик 6 устанавливается в состояние, совпадающее с состоянием регистра 7. В каждом текущем цикле измерения с приходом опорного сигнала на выходе формирователя 1 формируется импульс, обнуляющий счетчик 6 и переключающий триггер 3, Выходной сигнал триггера 3 разрешает прохождение импульсов через элемент совпадения 4 от генератора заполняющих импульсов 5 на счетный вход счетчика 6. С приходом . исследуемого сигнала на вход фор-и -=.теля 2, на выходе последнего рмируется имгульс, переключающий триггер 3 и прекращающий тем самым заполнение счетчика 6. На выходе счетчика 6 формируется код, соответствующий текущему значению сдвига фаз в пределах 0 — 360 . Блок вычитания 9 вычисляет код разности

Ьк предыдущего результата измерения, хранящегося в регистре 7, и текущего результата измерения, хранящегося в счетчике 6. Код разности и к поступает на первый вход блока сравнения 10, который сравнивает его с числом —, хранящимся tA в блоке сравнения. Выходной импульс формирователя 2 поступает на второй вход блока сравнения для опроса результата сравнения. Если в момент опроса выполняется условие (3), на выходе блока сравнения формируется импульс, изменяющий содержимое реверсивного счетчика 11 на единицу.

Если знак к, поступающий со второго выхода. блока вычитания 9 на

1 знаковый вход реверсивного счетчика 11 положительный, содержимое реверсивного счетчика 11 увеличивается, если знак ь к отрицательный, содержимое реверсивного счетчика уменьшается, если в момент опроса выполняется условие (4), содержимое реверсивного счетчика 11 не корректируется. Через время, необходимое для корректировки содержимого реверсивного счетчика 11, на выходе элемента задержки 8 формируется сигнал переноса кода текущего положения сдвига фаз в пределах

0 — 360 из счетчика 6 в регистр 7.

На этом цикл измерения заканчивается и на выходе фазометра формируется код, определяемый выражением (1).

Признак знака выходного кода фазометра формируется на втором выходе реверсивного счетчика 11 в момент

5 перехода его содержимого через нулевое состояние с учетом направления этого перехода.

Диапазон измерения, точность измерения и время измерения фаэометра остаются теми же, что и у известного, конструкция существенно упрощается, а допустимое изменение сдвига фаз между циклами о измерения увеличивается до 1 (180

15 ) градусов.

m формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, соеди @ ненные с триггером, к выходу которого подключен вход элемента совпадения, генератор запоминающих импульсов, соединенный со вторым входом элемента совпадения, а также

25 счетчик и реверсивный счетчик, о тличающ ийся тем,что,с целью повышения точности измерения при быстроизменяющемся сдвиге фаэ, быстродействия и надежности рабоЗО ты, в него введены последовательно соединенные элемент задержки, регистр, блок вычитания и блок сравнения, причем выход первого формирователя соединен с обнуляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента совпадения, выход счетчика соединен со вторыми входами регистра и блока вычитания, к выходу которого подключен знаковый вход реверсивного счетчика, выход второго формирователя соединен со входами элемента задержки и блока сравнения, к выходу которого подключен счетный вход реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 393692, кл. Q 01 Я 25/00, 1971

2. Авторское свидетельство СССР

®О Р 402819, кл. Q 01 9 25/08, 1972. (прототип).

690407

Составитель Н.Филиппова

Техред <.Бабуока Корректор A.Ãpèöåíêî

Pедактор Д.Мепуришвили

Заказ 5956/42

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул,Проектная,4