Цифровой фазометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресну

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6f) Дополнительное к авт. сеид-ву е 432416 (22) Заявлено 03. 01. 80 (21) 2861896/18-21 (М. л. с присоединением заявки М— (23) Приоритет

С 01 и 25/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30р9д1 . Бюллетень Hо 36 (>3) УДК 621. 317. .77(088.8) Дата опубликования описания 300981 (72) Авторы изобретения

Н.M.Ëèöûí, В.И.Лойко, Л.A.Ïåðìÿêoâ и С.И.Чванов (71) Заявитель

Пермский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ФАЭОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматике и телемеханике.

По основному авт.св. 9 432416 известен цифровой фазометр, содержащий входные формирователи, элементы совпадения, электронный ключ, нульорган, триггер, счетчик импульсов, два генератора тока противоположных полярностей, интегрирующий усилитель к цифровой отсчетный блок Г1(.

Однако в таком фазометре при высоких частотах исследуемых напряжений и малых углах сдвига фаз возникают дополнительные погрешности, связан- 15 ные с конечным временем переключения электронного ключа. Кроме того, этот фазометр не позволяет автоматически определить знак разности фаз между опорным и исследуемым напряжением. 20

Целью изобретения является уменьшение погрешности от конечного времени переключения электронного ключа и расширение функциональных возможностей устройства. 25

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий входные формирователи, элементы совпадения, электронный ключ, нуль-орган, триггер, счетчик импульсов, цифровой 30 отсчетный блок, два генератора противоположных полярностей и интегрирующий усилитель, вход которого через электронный ключ соединен с выходами двух генераторов тока противоположных полярностей, а выход — со входом нульоргана, введены фазосдвигатель и блок управления счетчиком, причем вход фазосдвигателя соединен с одной из входных клемм, а выход — co входом одного из формирователей, входы блока . управления соединены соответственно с выходами триггера и счетчика, а выход — с управляющим входом счетчика.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового фазометра.

Фазометр содержит два входных фор мирователя 1 и 2, на которые подаются исследуемые напряжения, выходы формирователей соединены через элементы совпадения 3 и 4 с управляющими входами электронного ключа 5. Через ключ 5 генераторы 6 и 7 тока противоположных полярностей соединены со входом интегрирующего усилителя (интегратора) 8, а выход усилителя соединен со входом нуль-органа 9. Выход нуль-органа 9 соединен со входом триггера 10, второй вход которого через

868624 элемент 11 совпадения соединен с выходом формирователя 1. Выход элемента

12 совпадения, к одному входу которого подсоединен триггер 10, а ко второму — выход формирователя 2, соединен со счетчиком 13 нмпульсов. Цифровой отсчетный блок 14 подсоединен к выходу счетчика 13. Фаэосдвигатель

15 соединен со входом формирователя

2, а блок 16 управления, своим входом подсоединен к триггеру 10, а выходом — к управляющему входу счетчика 13.

Устройство работает следующим образом.

При действии на входах формирователей 1 и 2 исследуемых напряжений на 15 их выходах формируются опорные импульсы, сдвинутые на интервал t» пропорциональный сдвигу фаз Ч» ч»

Х= =. ф-„. где f 1 — частота исследуемых напряже-,ф ний.

Первый опорный импульс с формирователя 1 воздействует через элемент

3 совпадения и на электронный ключ 5 так, что ко входу интегрирующего уси- 5 лителя 8 подсоединяется генератор 6 тока (1 ), который заряжает:конденсатор интегратора, и на выходе последнего напряжение растет по линейному закону..

Одновременно этот импульс устанавливает триггер 10 в положение, соответствующее открытым состояниям элементов совпадения 12 и 4 и закрытым— элементов совпадения 3 и 11. Второй опорный-импульс через ключ 5 отсоединает генератор 6 и подсоединяет генератор 7 (11 ), имеющий противоположный знак, в результате чего напряжение на выходе интегратора начинает ®Q уменьшаться, стремясь изменить полярность. Одновременно через элемент совпадения 12 начинается заполнение счетчика 13 импульсами с частотой входных напряжений.

За время t», в течение которого подсоединен к интегратору генератор

6 (1 ), напряжение на выходе интегратора возрастает от нуля на величинуЫ-1

56 с

Через время 10 напряжение на выходе интегратора 8 уменьшится до нуля, вследствие чего нуль-орган 9 сформирует Выходной импульс.

1В результате устройство вернется 55 в фходное состояние и прохождение импульсов в счетчик 13 прекратится.

Так как изменение напряжения на выходе интегратора в интервале TII. равно по абсолютной величине измене- ц нию за время tx, то

<» !

I о где -" - множитель временного .интер1

1 вала.

Тогда число NX подсчитанных импульсов будет равно й» оfx.

Подставляя сюда значение Т с учетом выражения для tx, получим

И»= » 1, которое не зависит от

1 12Х частоты исследуемых напряжений и определяется только сдвигом их фаз и отношением токов интегратора.

Однако на высоких частотах время оказывается соизмеримым и даже меньше длительности фронта переключения электронного ключа 5. В этом случае отсутствует линейность заряда конденсатора интегратора 8 и, кроме того, ключ 5 не подключает целиком генератор 6 тока (I ). В результате вычисляется заниженное значение угла сдвига фаз, т.е. возникает погрешность измерения.

Для увеличения времени на подключение генератора 6 тока (I )перед формирователем 2 поставлен фазосдвигатель 15, который сдвигает исследуемое напряжение на известный угол

При этом время с» возрастает до величины tIx = 0 + tx . Тогда число подсчитанных счетчиком 13 импульсов будет равно

"х = IIo + "x >

1 где и 1, = „

3 фЛ

Чтобы исключить из счетчика полученное "лишнее" число М0, в счетчик

13 с помощью блока 16 управления при переключении триггера 10 записывается число Ng, а он сам включается на вычитание. Теперь нри открытом элементе,12 совпадения импульсы с частотой fx сначала уменьшают записанное в счетчике 13 число. Когда счетчик 13 обнулится, блок 16 управления переключает его на сложение, и теперь в счетчик 13 будет записано число и g, соответству ацее измеряемой разности фаз gx .

Кроме того, введение блока 16 управления счетчиком и фазосдвигателя

15 позволяет автоматически определять знак разности фаз, так как при опережающей Фазе сигнала, поступающего на формирователь 2, счетчик 13 не обнулится.и при окончании счета останется в режиме вычитания с записанным в нем числом И». . Таким образом, режим работы счетчика 13 в конце цикла измерения будет символизировать знак разности фаз.

Предлагаемый фазометр позволяет благодаря введению фаэосдвигателя и блока управления уменьшить погрешности измерения и увеличить функциональные возможности цифрового фазометра, т.е. определять знак измеряемой разност.i фаз.

Формула изобретения цифровой фаэометр по авт.св.

9 432416, отличающийся

868624

Составитель Н.Агеева

Редактор С.Юско Техред Л,Пекарь Корректор М.Пожо

Заказ 8316/64 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 тем, что, с целью уменьшения погреш. ностей от конечного времени переклю. чения электронного ключа и расширения функциональных воэможностей, в него введены фазосдвигатель и блок управления счетчиком, причем вход фазосдвигателя соединен с одной из входных клемм, а выход — со входом одного из формирователей, входы блока управления соединены соответственно с выходами триггера и счетчика, а выход — с управляющим входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 432416, кл.6 01 R 25/08, 07.12.72.