Цифровой фазометр

 

ОП ИСАЙИЕ

ИЗОВРЕТЕНИЯ к летовскомь саидитапьствю

<и 8753О5

Союз Соввтсиик

Соцналистичесиик

Реслублии (61 ) дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Завалено 25. 02. 80 (21) 2885410/18-21 (51)М. Кл. с присоединениее1 заявки М

G 01 R 25/08

@еудв11стееевы11 квинтет

CCCP во делан взебретекв11 н открытий. (53) УДК 621. 317. .77(088.8) (23) Приоритет— Опубликовано 23.10.81. Бюллетень 1те 39

Дата опубликования описания 25.10.81 (72) Авторы изобретения

В.Н. Быков и P.Â. Коровин (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, в частности, может быть использовано для создания устройств цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига.

Известен цифровой фазометр, содержащий входные формирующие устройства, электронные ключи, логический элемент, генератор счетных импульсов, 1О времязадающую схему, состоящую из де- . лителя и триггера, и счетчик импульсов. Цифровой фазометр снабжен дифференцнрующей цепью, подключенной к входу одного из входных устройств двумя электронными ключами, входы которых. связаны с выходом второго входного формирующего устройства и с выходом дифференцирующей цепи, триггером с раздельным запуском, входы которого подключены к выходам электронных ключей (1).

Недостатками этого фазометра являются сложность конструкции и невысокая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, содержащее усилитель-ограничитель, калиброванный фазовращатель, блок управления, блок запоминающих регист-, ров и блок цифровой индикации, причем оно снабжено фазосдвигающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями и триггерами. Фаэосдвиганищне цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напряжений, их отводы через схемы сборки и формирователи подсоединены к.единичный входам соответствующих триггеров, нулевые входы которых связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы— с блоком запоминающих регистров. Уст»

875305 ройство также снабжено блоком поправок, состоящим из триггера с раздельным запуском, схемы задержки и клю ча, причем единичный вход триггера соединен с источником опережающего сигнала, нулевой вход — с выходом калиброванного фазовращателя и с одним иэ входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триггера, а выход ключа подсоединен к блоку управления (2).

Недостатками устройства являются сложность конструкции и сравнительно низкое быстродействие.

Цель изобретения — упрощение устройства при одновременном повышении быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий блок поправок, блок управления, калиброванный фазовращатель, усилитель-ограничитель, фазосдвигающие цепочки, блок запоминающих регистров, блок цифровой индикации, элементы ИЛИ, причем первый вход блока поправок сое †.

Ф динен со входом опережающего сигнала, а второй вход через последовательное соединение калиброванного фазовращателя и усилителя-ограничителя подсоединен ко входу второго сигнала,. а выход блока поправок через блок управления подключен к первым входам блока запоминающих регистров и блока цифровой индикации, а вторые входы последнего соединены с выходами блока запоминающих регистров, остальные входы которого через последова" тельные соединения триггеров, формирователей и элементов ИЛИ подключены к выходам фазосдвигающих цепочек, введен дополнительный элемент ИЛИ, а количество фазосдвигакицих цепочек младшего разряда сокращено до десяти, остальных разрядов — до девяти, и старшего разряда — до двух, причем все фазосдвигающие цепочки последовательно подсоединены ко входу опережаницего сигнала, при этом выходы первых фазосдвигающих цепочек всех разрядов, кроме младшего, подключены к дополнительным входам блока управления, кроме того, все нулевые входы триггеров и один из входов блока управления подсоединены к выходу дополнительного элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, а второй вход — ко входу опережающего сигнала.

На чертеже представлена функциона1 льная схемА устройства.

Устройство измерения мгновенного значения фазового сдвига содержит блок 1 поправок, блок 2 управления, калиброванный фазовращатель 3, усилитель-ограничитель 4, дополнительный элемент ИЛИ 5, десять фазосдвигающих цепочек младшего разряда 6-6„ по девять фазосдвигающих цепочек ос10

В принятом цифровом примере на все триггеры поступают сигналы сначала с фазосдвигающих цепочек младших разрядов 6, затем с фазосдвигающих цепочек следующих разрядов 7, после чего следует обнуляющий импульс, привязанный к напряжению 11, а затем

55 тальных разрядов 72-7, две фазосдвигающие цепочки старшего разряда

81, 8 для оценки каждого десятичного разряда, элементы ИЛИ 9 †.99, форMHpoBBTeJIH 104 -109 триггеры 11 -119 блок 12 запоминающих регистров и блок

13 цифровой индикации.

Устройство работает следующим образом.

B первом такте работы устройства происходит оценка старшего десятичного разряда измеряемого фазового о сдвига н (для примера примем = 123 )

Напряжение подается на усилительограничитель 4 через калиброванный фазовращатель 3, а напряжение U< поступает на фазосдвигающие цепочки 6-8, где в каждой из цепочек

6 -6 сдвигается на один градус, в

Л

30 каждой из цепочек 7 -7 — на десять градусов, в каждои из цепочек 8 -8gна сто градусов. Выходные сигналы этих цепочек через элементы ИЛИ 9 -9y подаются на формирователи 10 -10@, которые как и усилитель-ограничитель 4

35 выделяют управляющие импульсы в моменты прохождения мгновенных значейий напряжений через нуль. Эти импульсы устанавливают по единичным входам соответствующие триггеры 11 40

ll9 в единичное состояние, последоваTeJIBHo начиная с триггера 111 до 119

Напряжение U<, сдвинутое по фазе на величину относительно напряжения

U, возвращает сработавшие триггеры

45 в нулевое состояние. Первый же сработавший после сигнала О триггер заносит в блок 12 запоминающих регистров число, соответствующее значению оценки десятичного разряда измеряемого

I сдвига.

875305

Цифровой фазометр, содержащий блок поправок, блок управления, калиброванный фазовращатель, усилитель-ограничитель, фазосдвигающие цепочки, блок запоминающих регистров, блок цифровой индикации, элементы ИЛИ, причем первый вход блока поправок соединен со входом опережающего сигнала, а второй вход через последовательное соединение калиброванного фазовращателя и усилителя-ограничителя подсоединен ко входу второго сигнала, а выход блока поправок через блок управления подключен к первым входам блока запоминающих регистров и блока цифровой индикации, а вторые входы последнего соединены с выходами блока запоминающих регистров, остальные входы которого через последователь5 сигнал с фазосдвигающей цепочки 8

Этот сигнал переводит в единичное состояние триггер 11, который свидетельствует о том, что измеряемый фазовый сдвиг лежит в пределах от

lOO до 200 . В блоке 12 запоминающих регистров фиксируется число "!".

После фиксации этого числа блок 12 запоминающих регистров воздействует на калиброванный фазовращатель

3, в котором напряжение сдвигается по фазе в сторону уменьшения раэностного фазового сдвига на значение, соответствующее коду, записанному в блоке 12 запоминающих регистров., т.е.

"!"- При этом в блоке 13 цифровой индикации высвечивается соответствующая цифра ("1") старшего разряда.

После сброса триггеров 10 сигналом

U через дополнительный элемент

ИЛИ 5 производится оценка следующего меньшего разряда величины у . Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично как и при оценке старшего разряда. В принятом цифровом при- 2s мере сначала на все триггеры поступают сигналы с фазосдвигающих цепочек самых младших разрядов 6, затем с выхода цепочки 6„. в блок 2 управле O ния следует сигнал, свидетельствующий о том, что имеющийся сдвиг превышает десять единиц самого младшего разряда и следовательно в блоке 12 запоминающих регистров надо фиксировать значение последующих разрядов, затем следует сигнал с выхода фазосдвигающей цепочки 72, после чего триггеры 11 обнупяются сигналом усилителя-ограничителя 4 через дополнительный элемент ИЛИ 5. Импульс, ко40 торый вырабатывается вслед за этим на выходе фазосдвигающей цепочки 7 переводит в единичное состояние триггер ll . Это свидетельствует о том, что измеряемый в этом цикле фазовый сдвиг лежит в пределах от 20 до ЗО .

Поэтому в блоке 12 запоминающих регистров фиксируется число "2", блок

12 запоминающих регистров воздействует на калиброванный фазовращатель, который сдвигает на 20 в сторону о уменьшения разностный фазовый сдвиг.

В блоке 13 цифровой индикации .высвечивается соответствующая цифра ("2",) разряда десятков градусов.

После сброса триггеров li сигналом

U4 через дополнительный элемент ИЛИ 5 айалогично производится оценка следующего младшего разряда величины Ч 1(.

°,Таким образом„ процесс повторяется до получения требуемой .точности измерения. Блок 1 поправок служит для исключения случаев перекомпенсации измеряемого фазового сдвига калиброванным фазовращателем 3. На оценку каждого разряда требуется один . период исследуемого сигнала. Например, для получения требуемой точности измерения в 0,1 требуется четыре периоо да входного сигнала. В отличие от известного фазометра, при малых измеряемых фазовых сдвигах процесс измерения существенно сокращается. Если в известном устройстве обязательно производится оценка всех старших разрядов не зависимо от того, больше нли меньше единицы этих разрядов фазовый сдвиг, то в данном фазометре первый цикл завершается оценкой старшего из значащих разрядов. В приведенном примере с = 123 . на измерение фазоо вого сдвига использованы три периода, при измерении фазового сдвига, 1O (P< (99 — только два периода, а о о при измерении сдвига 1 < 9 <9 только один период. Упрощение фазометра осуществлено за счет исключения ключей и по одной фазосдвигающей цепочки каждого разряда.

Таким образом, подобное подключение фазосдвигающих цепочек всех оцениваемых разрядов позволяет упростить устройство и повысить его быстродейcrave. формула изобретения нйе соединения триггеров, формирователей и элементов ИЛИ подключены к выходам фазосдвигающих цепочек, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения устройства при одновременном повышении быстродействия, в него введен дополнительный элемент

ИЛИ, а количество фазосдвигающих цепочек младшего разряда сокращено до десяти, остальных разрядов - до девяти и старшего разряда --до двух, причем все фаэосдвигающие цепочки последовательно подсоединены ко входу опережающего сигнала, при этом выходы первых фазосдвигающих цепочек всех разрядов, кроме младшего, 875305 8 подключены к дополнительным входам блока управления, кроме того, все нулевые входы триггеров и один из входов блока управления подсоединены к выходу дополнительного элемента

ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, а второй вход — ко входу опережающего сигнала.

1О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1Ô 369510, кл. G 01 R 25/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР.

Ф 373643, кл. G Ol R 25/08, 1973.

875305

Составитель В. Рябцев

Редактор Т. Кугрышева Техред А.Бабинец Корректор И. Коста

Заказ 9326/70 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 . Москва 3-35д Ра; шская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4