Цифровой измеритель разности фаз Советский патент 1986 года по МПК G01R25/08 

11

Изобретение относится к фазо- измерительной технике и предназначено для измерения разности фаз межд двумя гармоническими сигналами.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения фазовых сдвигов в диапазоне 0-360 при наличии помех и искажений формы сигналов за счет введения в измеритель новых С5локов и связей, позволяющих исключить мертвые зоны преобразователей фа- за-код.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Цифровой измеритель разности фаз содержит первый 1 и второй 2 формирователи прямоугольного сигнала,первый 3 и второй 4 преобразователи фаза-код, элемент НЕ 5, первый 6 и второй 7 блоки усреднения, мульти- гшексор 8, регистрирующий блок 9 и блок 10 управления пультиплексором, состоящий из элемента И 11, интегратора 12 и компаратора 13.

Выход первого формирователя 1 прямоугольного сигнала соединен с первым входом первого преобразователя 3 фаза-код, выходы которого через первый блок 6 усреднения подключены к информационным входам муль- типлексора 8. Кроме того, выход первого формирователя 1 прямоугольного сигнала соединен с первым входом блока 10 управления мультиплексором и через элемент НЕ 5 - с вто- .

рым входом второго преобразователя 4 фаза-код, первый вход которого соединен с вторыми входами блока 10 и преобразователя ,а также с вьгх;о- дом второго формирователя 2 прямо- угольного сигнала о Выходы преобразователя 4 фаза-код через второй блок 7 усреднения подключены к вторым информационным входам мультиплексора 8, выход которого соединен с входом регистрирующего блока 9. Блок 10 управления мультиплексором, состоящий из последовательно соединенных двухвходового элемента И 11, интегратора 12 и компаратора 13; соединен с управляющим входом мультиплексора 8.

Устройство работает следу1ощим образом.

Входные напряжения синусоидаль- ной формы преобразуются с помощью формирователей 1 и 2 в сигналы прямоугольной формы с уровнями. Сигна

5 0

5 О

5

д

5

0

22

лы с выхода формирователя 1 прямоугольного сигнала подаются непосредственно на первый вход преобразователя 3 фаза-код и через элемент НЕ 5 - на первый вход преобразователя 4 фаза-код. Сигналы с выхода датчика

2прямоугольного напряжения поступают на вторые входы преобразователей

3и 4 фаза-код. Параллельные п; -разрядные коды измеряемого сдвига фаз

с выходов преобразователей 3 или 4 фаза -код через блоки 6 или 7 усреднения и мультиплексор 8, выполняющий функцию коммутации кодов, поступают на регистрирующий блок 9 в зависимости от уровня сигнала на управляющем входе мультиплексора 8. При уровне последнего сигнала, равном логическому О, на регистрирующий блок 9 поступает код разности фаз с преобразователя 3 фаза-код, а если уровень управляющего сигнала равен логической 1, на регистрирующий блок 9 подается код с преобразователя 4 фаза-код.

В преобразователе 3 фаза-код предлагаемого устройства имеются мертвые зоны в области фазовых сдвигов, близких к нулю или 360 , в которых возможны большие погрешности измерения . В преобразователь 4 фаза-код сигналы с выхода формирователя 1 подаются через элемент НЕ 5, который вносит дополнительный фазовый сдвиг, равный 180 , Поэтому область мертвой зоны в преобразователе 4 смещена к 180 .

Таким образом, для устойчивой работы предлагаемого измерителя во всем згщанном диапазоне значений разности фаз 0-360 целесообразно на блок 9 подавать измеренное значение разности фаз nto с преобразователя

3 фаза-код, ВСЛР; выполняются уело-, вия:

UCf г 360%uif 270 (1)

и с преобр)азователя 4 фаза-код при выполнении условий:

270 ucf 90 (2) Сигнал, переключающий выходы мультиплексора 8. формируется блоком 10 управления мультиплексором, который работает следующим образом. Сигналь:; формирователей 1 и 2 прямоугольного напряжения через двухвхо- довый элемент 11 и поступают на вход интегра.тора 12, формирующего на выходе напряжение, пропорциональное энергии импульсов на его входе.Напряжение постоянного тока на выходе интегратора 12 имеет максимальное значение, если ACf О или Дер 360 минимальное значение при Дср равном 180 , и линейно изменяется при промежуточных значениях q. ,Цля обнаружения момента перехода лц из области, определенной неравенствами (1), в область, заданную неравенствами (2), напряжение с выхода интегратора 12 подается на первый вход компаратора 13, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения. Постоянная интегратора 12 и уровень опорного напряжения компаратора 13 выбираются таким, чтобы на выходе компаратора 13 формировался сигнал уровня логической 1, если удовлетворяются неравенства (1), и уровня логического О,если справедливы неравенства (2).

Поскольку сигнал на входе преобразователя 4 фаза-код, поступающий с формирователя 1 прямоугольного напряжения, содержит дополнительный сдвиг фаз на 180 за счет элемента НЕ-5, необходимо введение поправки.

Поправка осуществляется за счет подключения входного h -го разряда мультиплексора 8 к инверсному выходу и-го разряда второго блока 7 усреднения. При этом ко пенсирует- ся фазовый сдвиг, полученный за счет элемента НЕ 5, поскольку цена старшего г) -го разряда кода разности фаз, определяемого в пределах 0-360°, равна 180°.

Таким образом, разнесение мертвых зон преобразователей 3 и 4 фаза-код, а также использование результатов измерения с выхода того преобразователя, у которого измеренная разность фаз наиболее удалена от мертвой зоны, позволяет суРедактор И. Яцола

Составитель В. Шубин

Техред Л.Олейник Корректор А. Тяско

Заказ 2126/43 .Тираж 728 Подписное

ВНИРШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

щественно повысить точность и помехоустойчивость измерения разности фаз в диапазоне 0-360 за счет включения в схему второго преобразователя фаза-код, второго блока усреднения, элемента НЕ, мультиплексора и блока управления мультиплексором, содержащего элемент И, интегратор и компаратор

Формула и, зобретения

s Ю

зо

20

25

5

0

5

Цифровой измеритель разности фаз, содержащий первый и второй формиро- 15 йатели прямоугольного сигнала,первый преобразователь фаза-код, блок, усреднения и регистрируюпцтй блок, причем входы первого и второго формирователей прямоугольного сигнала являются входами измерителя, а выходы соединены с первым и вторьп входами преобразователя фаза-код, П выходов которого соединены с входами блока усреднения, отличающийся тем, что, с целью повышения Точности и помехоустойчивости, в него введены элемент НЕ,-, второй преобразователь фаза-код, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя прямоугольного сигнала, а второй вход через элемент НЕ соединен с выходом второго формирователя прямоугольного сигнала, второй блок усреднения, И входов которого соединены с выходами второго преобразователя фаза-код, мультиплексор, Я первых входов которого соединены с выходами первого блока усреднения, h вторых входов соединены с (п-1)-ми прямыми и Г7-м инверсным выходами второго блока усреднения, а выходы мультиплексора соединены с входами регистрирующего блока, и блок управления мультиплексором, входы которого соединены со- отверственно с выходами формирователей прямоугольного сигнала, а выход подключен к управляющему входу мультиплексора.

Изобретение предназначено для измерения разности фаз между двумя гармоническими сигналами. Цель изобретения - повьшение точности измерения фазовых сдвигов в диапазоне О-ЗбО при наличии помех и искаженной формы сигнала. Измеритель содержит формирователи 1 и 2 прямоугольного сигнала, преобразователи 3 и 4 фаза- код, элемент 5 НЕ, блоки 6 и 7 усреднения, мультиплексор В, регистрирующий блок 9 и блок 10 управления мультиплексором, состоящим из элемента 11 И, интегратора 12 и компаратора 13. Введение элемента НЕ, преобразователя 4 фаза-код, блока 7 усреднения, блока 10 управления мультиплексором и образование новых связей позволило исключить мертвые зоны преобразователей фаза-код.1 ил, (Л с ю ю ot со 4 Ю