Устройство для сравнения фаз Советский патент 1985 года по МПК G01R25/04 

О5 С

ю

О)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ по авт. св. № 991329, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него дополнит.ельно введены первый и второй элементы И, триггер, элемент ИЛИ и блок формирования сигнала большей паузы, первый и второй входы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственно к входам А и В устройства, а выход через элемент ИЛИ соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого через дополнительный триггер подключен к шине Установка О, а выход соединен с установочными входами первого и второго счетных триггеров и входом управления дополнительного триггера, причем выход первого дополнительного элемента И соединен с вторым входом элемента ИЖ.

(риг,1

1

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано, например, в устройствах регулирования фазы и фазометрах.

По основному авт.св. № 991329 устройство для сравнения фаз, позволяющее визуально контролировать нулевой сдвиг фаз и фиксировать изменение фазы в пределах 0+180° в сторону -опережения или отставания и содержащее первый и второй счетные триггеры, счетные входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, установочные входы объединен между собой, а выходы соединены с входами первого и второго формирователей, первые выходы которых подключены к первому элементу И, а вторые выходы соединены с входами синхронизации соответственно первого и второго синхронизируемых тр геров, установочные входы которьЕх объединены с выходом первого элемента И, а информационные входы советственно первого и второго синхрнизируемых триггеров подключены к выходам второго и первого счетных триггеров, кроме того, прямые выхо ды синхронизируемых триггеров подключены соответственно через первы и третий инверторы к соответствующим индикаторньм устройствам, а инверсные выходы объединены через второй элемент И с вторым индикатором fl.

два равнозначных входа которого соединены соответственно с входами А и В устройства, а выход подключен к счетному входу триггера прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно К первому и второму входам интегратора, выход которого объединен с вторым входом блока сравнения и нуль-органом, выход которого является выходом блока формирования сигнала большей паузы.

Недостатком известного устройств является неоднозначность индикации отставания или опережения фазы.При i этом для однозначного определения соответствующего соотнощения фаз необходимо, чтобы импульс установки в О был совмещен по : времени с большей паузой между входными сигналами. В противном случае.при совершенно одинаковом взаимном расположении входных сигналов в зависимости от момента поступления импульсного сигнала Установка О загорается или индикатор опережения фазы- или индикатор отставания фазы, что приводит в конечном итоге к индикации не действительного, а противоположного сдвига фаз.

Цель изобретения - повьш1ение надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз дополнительно введены первый и второй элементы И, триггер, элемент ИЛИ и блок формирования сигнала большой паузы, первый и второй входы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственно к входам А и В устройства, а выход через элемент ИЛИ соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого через дополнительный триггер подключен к шине Установка О, а выход соединен с установочными входами первого и второго счетных триггеров

и входом управления дополнительного триггера, причем выход первого дополнительного элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

Кроме того, блок формирования сигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ, триггер, первый и второй электронные ключи, блок сброса, ийтегратор, блок сравнения, нуль-орга и источник опорного напряжения, первый второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому и второму ключу и блоку сравнения, выходом соединенному, с одной стороны, через блок сброса с интегратором, а с другой стороны с элементом ШШ, два равнозначных входа которого соединены соответственно с входами,А и В устройства, а выход подключен к счетному входу триггера, прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно с управлякицими входами первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к перйому и второму входам интегратора, выход которого объединен с вторым входом блока сравнения и нуль-органом, выход которого является выходом блока формирования сигнала большей паузы,

На фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема устройства для сравнения фаз на фиг. 2 электрическая функциональная схема блока формирования сигнала большей пауЗы; на фиг. 2 - электрическая схема интегратора.

Устройство для сравнения фаз содержит первый 1 и второй 2 формиров тели коротких импульсов, первый . элемент И 3, первый 4 и второй 5 синхронизируемые триггеры, первый инвертор 6, второй элемент И 7, второй инвертор 8, первый 9, второй 10 и третий 11-индикаторы, первьй 12 и второй 13 счетные триггеры, первый 14 и второй 15 дополнительные элементы И, дополнительный триггер 16, элемент ИЛИ 17 и блок 18 формирования сигнала большей паузы, первый вход которого объединен с входом А устройства и входом элемента И 14, а второй - с входом В устройства: и другим входом элемента И 14. Первые выходы формирователей 1 и 2 объединены через элемент И 3 с установочными входами триггеров 4 и 5. Прямые выходы триг

геров 4 и 5 через соответствующие инверторы 6 и 8 подключены к индикаторам 9 и 11. Инверсные выходы триггеров 4 и 5 объединены через элемент И 7 с индикатором 10. Выходы блока 18 и элемента И 14 подключены через элемент ИЛИ 17 к одному входу элемента И 15, другой вход которого через триггер 16 соединен с шиной Установка О, а выход подключен к установочным входам триггеров 12, 13 и 16.

Блок 18 (фиг. 2) формирования сигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ 19, триггер 20, электронные ключи 21 и 22, блок 23 сброса, интегратор 24, блок 25 сравнения, нуль-орган 26 и источник 27 опорного напряжения. Выходы источника 27 подключены к электронным клчам 21 и 22 к блоку 25 сравнения, выход которого соединен с блоком 23 сброса и элементом ИЛИ 19. Входы элемента ШШ 19 являются входами блока 18, выход элемента ИЛИ 19 подключен к счетному входу триггера 20, разноименные выходы которого соединены соответственно с входами управления ключей 21 и 22. Выход ключа 21 соединен с вторым входом интегратора, третий вход которого подключен к выходу ключа 22. Выход, интегратора 24 соединен с вторым входом блока 25 сравнения и входом нуль-органа, выход которого является выходом блока 18.

Интегратор 24 (фиг. 3) х:одержит конденсатор 28 и резисторы 29 и 30. Цифрами 31-33 обозначены соответственно первый, второй и треуий входы интегратора, цифровой 34 выход интегратора..

Один из возможных вариантов устройства, реализую1ф1й такой алгоритм работы, приведен на фиг. 2.

Источник опорного напряжения на первом и втором выходах вырабатывае разнополярные напряжения Щ %ых2 Величина опорного напряжения на третьем выходе выбирается такой, что при выбранной постоянной цепи заряда интегратор до этого уровня зарядится за время t, причем 2Т (где Т - период входных сигналов на выходах А и В.

Электронный ключ 22 обеспечивает возрастание, а ключ 21 - падение напряжения на интеграторе 24. Блок 23 сброса представляет собой электронный ключ, аналогичный ключам, 21 и 22, например транзисторный, и предназначен Для быстрого уменьшения нуля напряжения на интеграторе, Нуль-орган 26 обеспечивает срабатывание и формирование выходного импульса по нулевому уровню сигнала на выходе интегратора 24. Блок 25 сравнения срабатывает при достижении напряжением на интеграторе 24 значения Ц, п. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим случай, когда сигнал последовательности А несколько опережает сигнал последовательности В. В исходном положении триггеры 4 и/5 и счетные триггеры 12 и 13 установлены в состояния, при которых на их прямых выходах присутствует низкий уровень напряжения, а на инверсных - высокий. Входные сигналы А и В поступают соответственно на входы счетных триггеров 12 и 13. Исходное состояние счетных тригг.еров 12 и 13 обеспечивается сигналом, поступающим с элемента И 15 на их установочные входы, t Входные сигналы А и В поступают соответственно на входы счетных триггеров 12 и 13. По переднему фронту импульса с вькода триггера 12 на выходе формирователя 1 формируется импульс, который поступает на вход синхронизации триггера 4, Однако триггер 4 не перебрасывается так как на его информационном входе и прямом выходе - низкие уровни нап жения. По переднему фронту импульса с выхода триггера 13 на вькоде формирователя 2 формируется импульс, к торый поступает на вход синхронизации триггера 5.- Так как на информационном входе триггера 5 в это время присутствует высокий уровень напряжения, а на прямом выходе низкий, .он перебрасывается и на его прямом выходе устанавливается высокий уровень напряжения. В результате открывается инвертор 8 и засвечивается индикатор 11. Если сигнал в опережает сигнал А, работа устройства аналогична выше описанной, с той лишь разницей, что ерабатывает триггер 4, открывается ийвертор 6 и засвечивается индикатор 9. В случае совпадения фаз сигналов срабатывает элемент И 3 и на его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггеры 4 и 5 в состояния, при которых на их прямых выходах присутствуют низкие уровни напряжения. В результате срабатывает элемент И 7, что приводит к засвечиванию индикатора 10. Однако надежность индикации одного и того же сдвига фаз зависит от момента времени, в который на установочные входы счетного триггера 12 и 13 поступил сигнал Установка О. Функцию обеспечения подачи сигна- ла установки во время строго определенной паузы выполняют элементы 14 - 18, которые работают следующим образом. Сигнал установки нуля с входа Установка О поступает на первый (единичный, например) вход триггера 16, который запоминает факт подачи этого сигнала.. На выходе триггера 16 при этом состоянии имеется высокий разрешающий потенциал, поступающий на элемент И 15. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 17, совпадающий по времени с большей паузой, поступает на второй вход элемента И 15, проходит через него на выход, поступает на установочные входы триггеров 12 и 13, а также на второй (нулевой) вход триггера 16. При этом триггер 16 перебрасывается, высокий потенциал на его выходе сменяется низким и триггер 16 не изменяет .своего состояния до поступления следующего сигнала установки нуля. Сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 обусловливается наличием сигналов или на выходе элемента И 14, или на выходе блока 18.Элемент И 14 предназначен для выработки сигнала большей паузы в том случае, когда входные сигналы А и В хотя бы частично совпадают во времени так как факт их совпадения свидетельствует о том, что после окончания последнего из . этих двух импульсов .следует единственная в периоде пауза.Блок 18 предназначен для формирования сигнала в интервале большей из пауз при несовпадении во вре мени входных импульсов на входах А и В и работает следующим образом. На первые входы элемента ИЛИ 1,9 поступают сигналы с входов А и В

7

Поступление этих сигналов может начинаться или до сигнала Установка О на входе триггера 16, или после этого сигнала. Проходящие неочередно через элемент ИЛИ 19 сигналы меняют состояние триггера 20, в результате чего на его выходах поочередно появляются высокие потенциалы. Высокий потенциал, поступающий на электронный ключ 21, открывает его на время соответствующей паузы, при этом напряжение с источника 27 опорного напряжения поступает интегратор 24, в результате чего вькодное напряжение интегратора увеличивается. Высокое напряжение, поступающее на вход электронного ключа 22 в течение паузы, обеспечивает поступление на интегратор 24 напряжения противоположного знака свторого выхода источника 27.

Таким образом, напряжение на выходе интегратора то возрастает, то убьшает. Возможны два варианта работы этого блока.

1 вариант. Длительность управляющего сигнала на входе электронного ключа 21 больше, чем длительность управляющего сигнала на входе элек тронного ключа 22.

-В течение большей паузы напряжение на выходе интегратора 24 возрастает настолько, что в интервале меньшей паузы оно не опускается до нуля. Значит, с приходом следующей большей паузы оно возрастает еще больше. Такое возрастание происходит до тех пор,-пока уровень выходного напряжения интегратора 24 не достигает значения уровня напряжения на третьем выходе источника 27. При сравнении этих уровней срабатывает блок 25 сравнения, сигнал с его выхода через блок 23 сброса быстро уменьшает напряжение на выходе интегратора 24 до нуля. Этот же сигнал поступает на элемент ИЛИ 19 и переводит триггер 20 в противоцоложное состояние. В результате этого длительность сигнала на управляюшем входе электронного ключа 21 становитсякороче длительности сигнала на управляющем входе ключа 22, в результате чего длительность процесса возрастания напряжения на выходе интегра- тора 24 становится меньше длительности процесса уменьшения напряже646268

ния на выходе интегратора. Следовательно, в течение большей паузы уменьшающееся напряжение на.выходе интегратора 24 достигает нулевого 5 значения быстрее конца паузы, что фиксируется нуль-органом 26, сигнал которого является выходным сигналом блока 18.

II вариант. Длительность управляющего напряжения на входе электронного ключа 21 меньше длительности управляющего напряжения на входе ключа 22,

Как указывалось выше, в этом 15 случае в течение большей паузы напряжение на выходе интегратора дости- гает нулевого значения и работа блока 18 практически аналогична работе его в первом варианте после 20 появления сигнала на выходе блока 25 сравнения. Интегратор 24 может быть выполнен по различным схемам. Один из возможных вариантов его реализации, представлен на фиг, 3. 5 Интегрирующим элементом является конденсатор 28, Переменные резисторы 29 и 30 служат для уравнивания скорости изменения напряжения на емкости при его возрастании и

0 уменьшении, ;

Введение в основное устройство блока формирования сигнала большей паузы и остальных элементов позволяет независимо от момента подачи

, сигнала Установка О произвести, выработку разрешающего импульса на установку нуля счетных триггеров только в те моменты времени, которые соответствуют большой паузе между

0 -входными сигналами.

Введение т ервого дополнительного элемента И обеспечивает формирование управляющего импульса на установку нуля в том случае, когда

j импульсы входных последовательностей перекрывают друг друга, Дополнительный триггер и второй элемент И запоминают факт подачи сигнала на установку нуля и обеспечивают

g независимость этой установки от длительности сигнала.

Таким образом, исключается неоднозначная индикация строго опреде5 ленного соотношения фаз входных сигналов в зависимости от времени подачи сигнала установки устройства .в-исходное состояние. При этом

9 1164626JO

повышается надежность работы устрой- создается возможность автоматизации ства, возрастает достоверность срав- сравнения фаз и приведения устройстнения фаз двух сигналов. Кроме того. ва в исходное состояние.

риг.2

J4f

/

I X J/

2fy

J

fpu9.3