Устройство для отображения векторных диаграмм на экране ЭЛТ Советский патент 1983 года по МПК G09G1/12 

Изобретение относится к средства обучения и наглядным пособиям для учебных целей и предназначено для отображения на экране осциллографа в виде векторной диагр аммы комплекс ных амплитуд IQ и С с синусоидальных напряжений Uo(t,l Uo5HU)t и U.cltl Uc- (wi - Лсу)..

Векторные диаграммы являются наиболее удобной для учебных целей формой представления токов и напряжений в цепях с синусоидальными источниками энергии. Они позволяют наглядно представить амплитуднофазовые соотношения между токами и напряжениямиj проверить законы Кирхгофа.

Известно устройство для отображения векторных Диаграмм, содержащее измеритель амплитуды, измерител сдвига фаз и блок управления ij .

Недостатком данного устройства является трудоемкость процесса построения векторных диаграмм.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для отображения векторных диаграмм на экране ЭЛТ, содержащее задающий генератор, соединенный через параллельно включенные . формирователи имитируемых сигналов с формирователем уровней сигналов, который подключен через последовательно соединенные, согласуюшлй блок и формирователь сигналов реального процесса к измерителям параметров сигналов и соотношения параметров, блок управления, соединенный с формирователями имитируемых сигналов, формирователь вспомогательных сигналов, соединенный с задающим генератором и блоком управления, и блок изменения фазы вспомогательных сигналов, подключенный к формирователям сигналов реального процесса и вспомогательных сигналов и к измерителю соотношений параметров, который содержит последовательно включенный фазовый дискриминатор, интегратор и пороговый блок 21 .

Известное устройство позволяет получить амплитудно-фазовые соотнслаения между изучаегллм и принимаемлм си гн алами.

Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие и невысокая точность воспроизведения сигналов.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности устройства путем отображения динамической составляющей информационного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для отображения векторных диаграмм на экране ЭЛ содержащее измеритель амплитуды и

измеритель сдвига фаз, первые и вторые входы и выходы которых являются соответственно первыми и вторыми входами и выходами устройства, схему сравнения, вход которой соединен со входом измерителя амплитуды, генератор импульсов и переключатель режима, содержит узел выделения модуля, вход которого соединен с вторым входом измерителя сдвига фаз, сумматор, первый вход- которого подключен к выходу измерителя сдвига, фаз, счетчик, входы которого соединены с выходами генератора импульсов и переключателя режима, а выход с вторым входом сумматора, первый .коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам сумматора и счетчика, а управляющий вход к выходу схемы сравнения, синуснокосинусный преобразователь, вход ко торого соединен с выходом ifiepBOro . коммутатора, второй коммутатор, информационные входы которого подключены соответственно к первому входу измерителя амплитуды и к выходу узла выделениямодуля, а управляющий вход - к выходу .схемы сравнения, и два умножителя, первые входы которых соединены с выходом второго коммутатора, вторые входы - с выходами синусно-косинусного преобразователя, а выходы являются соответственно третьим и четвертым выходами устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства} на фиг.2осциллограмма устройства; на фиг.3 векторная диаграмма.

Устройство содержит измеритель 1 амплитуды, схему 2 сравнения, измеритель 3 сдвига фаз, сумматор 4 счетчик 5, первый коммутатор 6, первый умножитель 7, второй умножитель 8, второй коммутатор 9, синусно-косинусный преобразователь 10, генератор 11 импульсов и переключатель 12 режима, узел 13 выделения модуля

Устройство работает следующим образом.

Устройство осу1-5ествляет измерени угла сдвига фаз ь ц) между входными синусоидсшьными напряжениями UQ) OoS«n()t и iJc(t) Uc-(oot-i 4i) , -измерение амплитудных значений Ug и DC и отображение на экране ЭЛТ комплексн амплитуд DO и IJ(, в виде векторной диаграмм1-1. Демонстрация векторной диагр,аммы производится в двух режимах: статическом и динамическом

Напряжение, поступающее на первый вход устройства, условно принимается за опорное UQ It) UoS(riQt (фиг. 2, а) , а напряжение, подаваемое на второй вход устройства - за сигнальное и с U) U(; (цl-(((фиг. 2,5)

Измерители 1 и 3 осуществляют измерение амплитуд Do и U и фазового сдвига iip . Значений амплитуд и фазового сдвига индицируются на первом и втором выходах устройства. Код А (В поступает на первый вход сумматора 4, на второй вход которого подается код текущей фазы ( с выхода счетчика 5. На первый (сче вый) вход счетчика 5 поступают импульсы W с генератора 11 импульсов В статическом режиме отображения ве торной диаграммы счетчик 5 удерживается в нулевом состоянии сигналом обнуления И с переключателя режима 12(4761 01В динамическом режиме сигнал обнуления снимается, в результате чег содержимое счетчика 5 изменяется по пилообразному закону, имитируя периодическое возрастание текущей фазы опорного сигнала( tot от О до 2н , ,. Коды (Чтек - If) и tf тек поступают на информационные входы первого ком мутатора 6. Управляющий сигнал первого коммутатора 6 формируется схемой 2 сравнения по закону {фиг.2Ь) Ч, при и о It) г о о, при и (tl 0. Следовательно, на выходе первого коммутатора 6 появляется код V eк при А S 1 и(,/ ffieK-u(f) /пр А 0. Код Ц поступает на вход синусно-косинусного преобразователя 10, с выходов которого кодысо3( и sin Ц) подаются на вторые входы первого и второго умножителей 7 и 8 соответственно. На информационные входы второго ;коммутатора 9 поступают напряжения jUoi.t) иШсМ) первого и второго вхо |дов устройства и с выхода .узла выделения модуля 13. Переключение второго коммутатора осуществляется сигналом А. Таким образом, во время положительных полупериодов напряжения Uo W первые входы умножителей 7 и 8 поступает сигнал U м () (фиг. 2 г), в результате чего на выходах умножителей 7 и 8 соответственно формируются напряжения (фиг.2,е) U, U W-coscf,,,, U,j UoU -S4n pTeKВо время отрицательных полупериодов напряжения ) сигнал на первых входах умножителей определяется выражением и м ) .При этом напряжения на выходах умножителей 7 и 8 задаются системой (фиг. 2,е} (c,-bCf, Uy.Uc(tl-e;n(). С выходов умножителей 7 и 8 сигналы подаются соответственно на Третий и четвертый выходы устройства, которым соответствуют входы X и; У ЭЛТ осциллографа. На экране ЭЛТ во время положительных полупериодов UQ (t) формируется вектор Кбр , а во время отрицательных - к X Og .На частотах - - исследуемых напряжений, больших 20 Гц, глаз не воспринимает временного разделения при формировании изображения. В статическом режиме изображение неподвижно, вектрр UQ совмещен с осью ОХ, вектор и с повернут относительно U на угол Л If по часовой стрелке (фиг. 3). В динамическом режиме оба вектора вращаются против часовой стрелки, сохраняя угловое рассогласование Ь Cf .

tfofff

Uf(t)

Uo

Ue

T.r

1--ЗГ

fX

фиг.З

i,