Устройство для фиксации перехода периодического сигнала через нуль

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социвпистическик

Республик

< 960?22 (6I) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 09. 02. 81 (21) 3247224/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23 09 82. Бюллетень Рй 35 (5I )M. Кл .

G 05 В 1/01

3Ъвударстерпвй кеюктвт

СССР ав дмам изобретения н открытий (53) УДК 62-50(088.8) Дата опубликования описания 25, 09. 82

Ж. А. Мрочек, И. A. Капустин, А. Б и В.В. Михайловский (72) Авторы изобретения ргалов

Физико-технический институт АН (7t) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ПЕРЕХОДА

ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА ЧЕРЕЗ НУЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительной технике, автоматике, в частности в цифровых системах импульсно-фазового управления тиристорных преобразователей, для которых необходимо зафиксировать моменты перехода через нуль положительных и отрицательных полупериодов напряжения питающей сети.

Известно устройство для фиксации перехода периодического сигнала чеэез нуль, содержащее мостовой выпрямитель, ограничитель на стабилитроне, подключенный к выходу выпрямителя, накопительный конденсатор,-импульсный трансформатор, пороговый элемент, подключенный параллельно стабилитрону тиристор, к управляющему электроду которого присоединена одна из выходных обмоток импульсного трансформатора. Данное устройство позволяет получать выходные импульсы с удвоенной частотой входного сигнала, т. е, при переходе через нуль как положительных, так и отрицательных полупериодов напряжения входного сигнала (1 ).

Недостатком данного устройства является то, что задний фронт выходного импульса имеет форму обратной экспоненты, формируемой током разряда накопительного конденсатора через обмотку импульсного трансформатора. Поэтому использование данного устройства в таких цифровых схемах, где срабатывание элементов (например, триггеров) происходит по заднему фронту, требует введения дополнительных устройств, осуществляющих формирование длительности заднего фронта выходных импульсов, что йриводит к усложнению устройства.

2î Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения фазового сдвига преобразованием его в интервал времени. В этом устройстве исследуемые напряжения поступают на

3 96072 два идентичных канала, каждый из которых состоит из входного устройства, ограничителей и дифференцирующей цепи. Проходя по этим каналам, гармонические напряжения преобразуются вначале в меандры, а затем в остроконечные импульсы, фронты которых точно соответствуют моментам переходов через нуль исходных напряжений.

Для прямого измерения фазового 30 сдвига отрицательные импульсы ограничивают, а положительные используют для управления триггером. Импульс первого канала открывает транзистор одного плеча триггера, а второе пле- 1s чо в это время закрыто; затем импульс второго канала вызывает срабатывание триггера и плечо закрывается. В анодной (коллекторной) цепи верхнего плеча триггера возникает прямоугольный импульс, длительность которого С точно соответствует фазовому сдвигу между исследуемыми напряжениями. При фазовом сдвиге стремящемуся к нулю, но не равном нулю, на выходе триггера формируются поямоугольные импульсы длительностью

Частота следования выходных импульсов триггера в этом случае равна частоте сигнала, так как импульс на выходе триггера формируется при переходе входного напряжения от отрицательного полупериода к положительному j2 ).

Однако известное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как формирует выходные импульсы только при переходе входного напряжения через нуль от отрицательного полупериода к положительному, а переход входного сигнала

40 через нуль от положительного полупериода к отрицательному устройство не фиксирует. Если триггер устройства запускается отрицательными импульсами, то выходные импульсы формируются 4 только при переходе входного сигнала от положительного полупериода к отрицательному.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой- © ства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аттенюатор, выход которого через усилительограничитель соединен со счетным вхо- SS дом первого триггера, введены три инвертора, второй триггер и .элемент

И-НЕ, причем вход первого инвертора

2 4 подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выход — к счетному входу второго триггера, выход которого через второй инвертор подключен к первому входу элемента И-НЕ и к сбросовому входу второго триггера, выход первого триггера через третий инвертор соединен с вторым входом элемента И-НЕ и со сбросовым входом первого триггера.

На фиг. 1 представлена функциона-:: льная схема устройства для фиксации перехода периодического сигнала через нуль; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит аттенюатор

1, усилитель-ограничитель 2, триггеры 3 — 4 инверторы 5-7 элемент И-НЕ 8.

Блок 1, представляющий собой регулируемый аттенюатор, соединен с усилителем-ограничителем 2, выпол.ненным в виде формирователя прямоугольных импульсов и .подключенным к счетному входу С-триггера 3 непосредственно и к счетному входу

С-триггера 4 через инвертор 5. Инверсные выходы триггеров 3-4 соединены со входами инверторов 6-7, выходы которых соединены со сбросовыми входами S-триггеров и со входами элемента И-HE. 8.

На фиг. 2 приведены эпюры входного напряжения (поз. 9), импульсов: на счетных входах триггера 3 (поз. 10) и триггера 4 (поз. 11), на инверсных выходах триггера 3 (поз. 12) и триггера 4 (поз. 13), на входах элемента схемы И-,НЕ (поз. 14, 15) на выходе устройства (поз. 16).

При поступлении на вход устройства периодического сигнала 9 (фиг. 2) аттенюатор 1 изменяет его амплитуду до необходимой величины без изменения формы напряжения, а затем усилитель-ограничитель 2 преобразует поступающий на его вход сигнал в прямоугольные импульсы 10, фронты которых точно соответствуют моментам перехода входного напряжения.9 через нуль. Прямоугольные импульсы 10 с выхода усилителя-ограничителя 2 поступают на счетный вход С-триггера

3 и скачком потенциала из "1" в "0" опрокидывают его. На инверсном выходе триггера 3 устанавливается потенциал н1н (поз. 12), который с помощью инвертора 6 преобразуется в потенциал

"0" (поз 14}, который поступает на

9607

5 вход S-триггера 3 и устанавливает последний в исходное состояние.

Вход усилителя-ограничителя 2 также соединен со входом инвертора 5, который инвертирует сигнал 10, посту- $ пающий на его вход с усилителя-ограничителя 2. На выходе инвертора

5 формируется сигнал 11, который подается на счетный вход:С-триггера 4.

Работа триггера 4 и инвертора 7 аналогична изложенной для триггера 3 и инвертора 6, а эпюры напряжений на инверсном выходе триггера 3 и выходе инвертора .7 приведены на фиг. 2 поз. 13, 15. 1$

Таким образом, на выходе инвертора .6 формируется сигнал 14, соответствующий моменту перехода через нуль входного напряжения 9 от положительного полупериода к отрицательному 20 а на выходе инвертора 7 формируется сигнал 15, соответствующий переходу через нуль входного напряжения от отрицательного полупериода к положительному. 2$

Сигналы 14 и 15 с выходов инверторов 6 и 7 подаются на входы схемы И-НЕ, на выходе которой формируются импульсы 16, соответствующие моментам перехода входного сигнала зв

9 через нуль. Длительность выходных импульсов 16 устройства определяется временем срабатывания инвертора

6 (или 7) и временем установления триггера 3 (или 4) в исходное состояние. Длительность выходных импульсов

16 может увеличиваться путем включе.ния последовательно инверторам 6-7

22 6 дополнительных пар инверторов или же элементов задержки.

Устройство обладает более широкими функциональными возможностямиформирует выходной. сигнал с удвоенной частотой входного сигнала при упрощенной схеме устройства.

Формула изобретения

Устройство для фиксации перехода периодического сигнала через нуль, содержащее аттенюатор, выход которого через усилитель-ограничитель сое, динен со счетным входом первого триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены три инвертора, второй триггер и элемент И-НЕ, причем вход первого инвертора подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выходк счетному входу второго триггера, выход которого через второй инвертор подключен к первому входу элемента

И-НЕ и к сбросовому входу второго триггера, выход первого триггера через третий инвертор соединен с вторым входом элемента И-HE и со сбросовым входом первого триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 418827, кл. G05 В 1/01, 1971.

2. Кушнир Ф.В. Савенко Г.В. Злектрорадиоизмерения. Л., "Энергия", 1975, с. 312 {прототип).

960722

Заказ 7273 5 Тираж 91

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Составитель В. Грибова

Редактор С. Патрушева Техред.И.Рейвес Ко ректор Л. Бокшан