Цифровой фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/08 

1 1

Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначено для использования в системах железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности, для измерения фазовых соотношений на путевых приемниках рельсовых цепей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения фазометра за счет того, что в цифровой фазометр введены блоки и связи, позволяющие принимать радиоимпульсные сигналы железнодорожной автоматики, корректировать их и выбирать число измеряемых и опорных сигналов, произведя усреднение фазовых сдвигов.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, первЬй элемен т И 3, второй элемент И 4, третий элемент И 5, усилители-ограничители 6 и 7, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, селектор 9 кмпуль- соБ по длительности, регистр 10, блок 11 управления, первый счетчик 12, управляемый делителем 13 частоты, реверсивный счетчик 14, блок 15 фиксации обнуления счетчика, второй счетчик 16 и блок 17 индикации.

Блок 11 управления имеет первый, второй и третий входы 18-20 и пер- вый„ второй, третий и четвертьй выходы 21-24 и состоит из триггера 25, элемента, И 26, элемента ИЛИ 27, формирователя,28 импульсов по переднему фронту и формирователя 29 импульсов по заднему фронту, выход которого подключен к третьему выхо- ДСУ 23 блока 11S а вход его - к одним входам элемента ИЛИ 27 и элемента И 26, к второму выходу 22 блока t1 и прямому выходу триггера 25, инкерсный выход которого подключен Р: первому выходу 21 блока 11, третий вход 20 которого подключён к другому входу элемента И 26, выход которого подключен к другому входу .алемента ИЛИ 27 и установочному входу триггера 25, переключающий и , информационный входы которого подключены соответственно к первому 18 и второму 19 входам блока 11, выход элемента ИЛИ 27 через формирователь 28 подключен к четвертому выходу 24 блока 11.

226343.2

Блок 15 фиксации обнуления счет- . чика имеет первый 30 и второй 31 входы, установочньм вход 32 и выход 33 и состоит, из триггера 34 и эле5 мента И 35, один вход и выход которого соединены соответственно с вторым входом 31 и выходом 33 блока 15, другой вход элемента И 35 подключен к выходу триггера 34, пеtO реключающий и установочный входы которого соединены соответственно с первым входом 30 и установочным входом 32 блока 15.

Выход генератора 1 соединен с

(5 переключающим входом делителя 2 и с третьим и первым входами соответственно элементов И 4 и 5. Счетный вход селектора .9 подключен к вьрсоду генератора 1, а его сигнальный

20 Е1ХОД - к выходу усилителя-ограничителя 7- и к одному входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, другой вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя 6 и переключающе25 му входу регистра 10, при этом входы усилителей-ограничителей 6 и 7 являются входами фазометра. Установочный вход регистра 10 подключен в: выходу селектора 9 и третьему

, входу 20 блока 11, первый 18 и второй 19 входы которого подключены к соответствующим выходам регистра 10. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 подключен к первому входу второго элемента И 4 второй вход которого подключен к второму выходу 22 блока 11 и второму входу первого элемента И 3, первый вход которого подключен к выходу делителя 2, установочный вход которого соединен с установочным Е;ХОДОМ первого счетчика 12, управляемого делителя 13, счетчика 165 реверсивного счетчика 14, блока 15 и. четвертым выходом 24 блока 11, третий вьжод 23 которого соединен с входом Запись управляемого де- :штеля 13 информационные -входы.которого соединены с соответствующими выходами счетчика 12, переключающий вход которого подключен к выходу

35

40

45

50

первого элемента И 3. Первьш выход

21 блока 11 подключен к второму входу третьего элемента И 5, выход которого подключен к второму входу 31 блока 15 и вычитающему входу ре- 55 версивного счетчика 14, суммирующий вход и выход которого подключены соответстЕ:енно к выходу второго элемента И 4 и к первому входу 30 блока

входу 20 блока 11, первый 18 и второй 19 входы которого подключены к соответствующим выходам регистра 10 Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 подключен к первому входу второго элемента И 4 второй вход которого подключен к второму выходу 22 блока 11 и второму входу первого элемента И 3, первый вход которого подклю чен к выходу делителя 2, установочный вход которого соединен с установочным Е;ХОДОМ первого счетчика 12 управляемого делителя 13, счетчика 165 реверсивного счетчика 14, блока 15 и. четвертым выходом 24 блока 11, третий вьжод 23 которого соединен с входом Запись управляемого де- :штеля 13 информационные -входы.которого соединены с соответствующими выходами счетчика 12, переключающий вход которого подключен к выходу

0

первого элемента И 3. Первьш выход

21 блока 11 подключен к второму входу третьего элемента И 5, выход которого подключен к второму входу 31 блока 15 и вычитающему входу ре- 55 версивного счетчика 14, суммирующий вход и выход которого подключены соответстЕ:енно к выходу второго элемента И 4 и к первому входу 30 блока

15, выход которого подключен к переключающему входу управляемого делителя 13, выход которого подключен через второй счетчик 16 к блоку 17 индикации.

Устройство работает следующим образом,

При появлении измеряемого сигнала на выходе усилителя-ограничителя 7 селектор 9 по сигнальному входу приводится в исходное состояние, в результате чего на его выходе (а на время присутствия измеряемого синала с нексторым перекрытием интервала) появляется нулевой потенциал, разрешающий работу регистра 10. С этого момента начинается за- ПОЯнение регистра 10 импульсами с выхода усилителя-ограничителя 6, При поступлении нескольких импульсо например четырех, на одном из выходов регистра 10 возникает перепад напряжения, воздействующий на первы вход 18 блока 11. Это, в свою очередь, приводит к опрокидьшанию триггера 25 и появлению единичного потенциала на, втором выходе 22 (на первом выходе 21 - нулевого) и кратковременного нулевого импульса на четвертом выходе 24 блока 11. Сигнал с выхода 24 приводит в исходное состояние делитель 2, счетчик 12, управляемый делитель 13, счетчик 16 и блок 15, кроме того, указанный сигнал открывает вторые входы элементов И 3 и И 4. С этого момента счетчик 12 подсчитывает количество импульсов, равное

. fr

W :ц- t

CU п и-} | )

где f.

1

это

-частота генератора импульсов;

-коэффициент деления делителей 2 частоты;

-время измерения.

В

на выходе элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 8 появляются единичные импульсы, пропорциональные по длительности фазовому сдвигу сигналов, открывается первый вход второго элемента И 4, на выходе которого образуются пачки импульсов. Длительность каждого импульса Hd выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 определяется выражением

At

180°. f

илм

10

f5

20

226343 где

f

cf - фазовый сдвиг между опор ным и измеряемым сигналами, град; частота измеряемого (опорного) сигнала. Следует отметить, что в приве- взята величина

в связи с тем,что на выходе, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 сигналы фазовой расстройки в течение периода измеряемого (опорного) сигнала появляются дважды. Следовательно, за это время в реверсивный счетчик 14 по суммирующему входу запишется число импульсов, равное

денном выражении 180 (а не ),

fr- At

fr-C

u-

Таким образом, за время измерения общее количество импульсов, записанное в реверсивный счетчик 14,определяется выражением

РСЦ РС1(

-HjM n3w r f

и

-ir M

(eo° f

HJM

180°

20

30

5

0

5

0

5

где m t

ИЭМ

- количество периодов исследуемого сигнала за время измерения t,,.

По истечении определенного числа периодов опорного (измеряемого напряжения на втором входе 19 блока 11 возникает перепад напряжения,который приводит триггер 25 в исходное состояние: на втором выходе 22 появляется нулевой, а на первом выходе 21 блока 11 - единичный потенциалы (т.е. на выходе 22 единичный потенциал появляется на время измерения) . Отрицательный перепад напряжения на прямом выходе триггера 25 приводит к срабатыванию формирователя 29 и на третьем выходе 23 бло- ка 11 появляется кратковременно нулевой импульс (импульс записи), поступающий на вход Запись управляемого делителя 13, выполненного на основе реверсивного счетчика. Таким образом, содержимое счетчика 12 в виде кода N переписывается в управляемый делитель 13, в котором устанавливается коэффициент деления Кп, равный N. Одновременно с этим, единичный потенциал с первого выхода 21 блока 11 открывает второй вход

третьего элемента И 5. Это приводит к тому, что импульсы с генератора 1 начинают поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 14 и второй вход 31 блока 15. В связи с тем, что триггер 34 схемы находится в исходном состоянии ( он был установлен по установочному входу 32 блока 15 импульсом с четвертого выхода 24 блока Ив начальный момент измерения), то импульсы с второго входа 31 через элемент И 35 поступают на выход 33 блока 15 и далее на переключающий вход управляемого делителя 13.

При прохождении через третий элемент И 5 числа импульсов, равного содержимому реверсивного счетчика 14 (записанного по су1 гарующему входу), на выходе последнего появля- ется кратковременный нулевой импульс Этот импульс через первьй вход 30 блока 15 воздействует на триггер 34. Это приводит к его опрокидыванию и закрытию элемента И 35, т.е. к срабатыванию блока 15. Таким образом на переключаюп91й вход управляемого делителя 13 поступает число импульсов равное Ни с, j а число импульсов н выходе управляемого делителя 13, поступакщее на вход второго счетчика 16, будет определяться выражением

рсч

H w-ir t i

игш 160

-i,.t

И

-с

180

Выбор коэффициента деления п де- .тштеля 2 позволяет получить число импульсов на выходе управляемого де- .гштеля 13 и отображаемое в блоке 17, выражающее непосредственно число градусов.

В там случае, если до окончания измерения измеряемый сигнал пропадает (например, наступает интервсш), то через некоторое время (не превы- Леаащее периода измеряемого сигнала) на В1:лходе селектора 9 возникает единичный потенциал, т.е. на третьем входе 20 блока 11 сформируется положительный перепад напряжения, который поступает через элементы И 26 и ИЛИ 27 на вход формирователя 28 блока 11. Это приводит к появленрпо кратковременного нулевого импульса на четвертом выходе 24 блока 11 и, в конечном счете, к установлению схемы фазометра в исходное состояние

Аналогичным образом устройство работает при измерении непрерывных сигналов.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий два усилителя-ограничителя, управляемый делитель частоты, два счетчика,первый, второй, третий элементы И, делитель частоты, блок управления и генератор импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты и с третьим и первым входами соответственно второго и третьего элементов И, отличающийся тем,

что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения, в него введены регистр, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик, блок фиксации обнуления счетчика, блок индикации и селектор

импульсов по длительности, счетный вход которого подключен к генератору импульсов, а сигнальный его вход - к выходу первого усилителя-ограничителя и входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя-ограничи- теля, входу регистра, установочный вход которого подключен к выходу селектора импульсов по длительности и Третьему входу блока управления, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам регистра, выход элемента ИСКЛОЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ подключен к входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления н вторым входом первого элемента И, первый вход которого подключен к делителю частоты, установочный вход которого соединен с установочным входом первого и второго счетчиков, управляемого делителя частоты, реверсивного сче.тчика,блока фиксации обнуления счетчика и чет- вертьм выходом блока управления, третий выход которого соединен с входом Запись управляемого делителя частоты, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами первого счетчика, вход ко-о торого подключен к первому э/темен- ту И, первый выход блока управления подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу блока фиксации обну7 12263438

ления счетчика и вычитающему входу сации обнуления счетчика, выход ко- реверсивного счетчика, суммирующий торого подключен к входу управляемо- вход и выход которого подключены со- го делителя частоты, выход которого ответственно к выходу второго эле- подключен через второй счетчик к мента И и к первому входу блока фик- с блоку индикации.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для использования в системах ж-д автоматики и телемеханики, в частности для измерения фазовых соотношений на путевых приемниках рельсовых цепей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности фазометра - достигается введением в фазометр новых-блоков и связей, позволяющих принимать радиоимпульсные сигналы ж-д автоматики, корректировать их и выбирать число измеряемых опорных сигналов, произведя усреднение фазовых сдвигов. К но- -вым блокам относятся регистр 10, логический элемент (ЛЭ) ИСрЮЧАЮ- ЩЕЕ ИЛИ 8, реверсивный счетчик 14, блок 15 фиксации обнуления счетчика, блок индикации 17 и селектор импульсов по длительности 9. Кроме того, устройство содержит генератор импульсов 1, делитель частоты 2, ЛЭ И 3, 4, 5, усилители-ограничители 6 и 7, блок управления 11, счетчики 12 и 16, управляемый делитель частоты 13. Блок 11 имеет входы 18-20, выходы 21-24, содержит триггер 25, ЛЭ И 26, ЛЭ ИЛИ 27, формирователи импульсов 28 и 29. В состав блока фиксации 15 входят триггер 34, ЛЭ И 35, входы и выходы 30-33. 1 ил. I