Фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

ГчЭ

О) ий Изобретение относится к электроизмеритапьиой технике и может быть использовано для точного измерения мгновенного значения разности фаз двух синусоидальных напряжений низких и инфранизких частот в информационноизмерительньк системах, системах регулирования и контроля с фазовым представлением информации,, в частности, в устройствах противоаварийных автоматических энергосистем. Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей фазометра. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого фазометра. Фазометр содержит первый 1.1 и второй 1,2 усилители, постоянного ток (УПТ) фазосдвигающие блоки 2,1 и 2.2 блоки 3.1 и 3.2 формирования дополни тельных синусоидальных напряжений, коммутаторы 4.1 и 4,2, компараторы 5,1 и 5.2, управляющие счетчики 6,1 и 6,2, нуль-органы (НО) 7.1 и 7.2, триггер 8, элементы И 9 и 10, делиталь 11 частоты, формирователь 12 ко ротких импульсов (ФИ), управляющий триггер 13, реверсивный счетчик 14, Усилители 1,1 и 1,2 постоянного тока соединены со входами фазометра. Выходы усилителей 1,1 и 1,2 постоянпого тока соединены со входами фазосдвигающих блоков 2,1 и 2,2, первыми входами блоков 3,1 и 3,2 формироваршя дополнительных синусоидальных напряжений и входами нуль-органов 7,1 и 7,2, Выходы блоков формирования дополнительных синусоидальных напряжений через последовательно соединенные коммутаторы4.1 и 4,2, компараторы 5,1 и 5,2 соединены со входами управляющих счетчиков 6,1 и 6,2, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами коммутаторов 4.1 и 4,2. Выход компаратора 5,1, кроме того, соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 14, а вькод компаратора 5,2 соединен через второй.элемент И 10 с вычитающим входом реверсивного счетчика 14, Выходы нуль-органов 7,1 и 7.2 соответственно соединены с первыми и вторыми вxoдa rи триггера 8, прямой выход которого соединен со входом первого элемента И 9f инверсный выход того же триггера 8 через делитель 11 частоты соединен со вторым входом первого элемента И 9, выход которого соединен с первым входом второго (управляющего) триггера 13 и через формирователь 12 корот00. 2 ких импульсов со входам Сброс счетчиков 14 6.1 и 6,2, Выход нульоргана 7.2 дополнительно соединен со вторым входом триггера 13, а его выход - со вторым входом второго элемента И 10. Фазометр работает следу ощим образом, riycTij в исходном состоянии до начаЛа счета счетчики 6,1, 6,2 и 14 находятся в произволь гом состоянии, триггеры 8 и 13 - также в произвольном состоянии, например в состоянии О, измеряемое входное напряжение, поступающее на вход УПТ 1,1 onepeJKaeT по фазе опорное напряжение, поступающее на вход УПТ 1,2, С началом процесса измере -гия в момент прохождения входного напряжения через нуль (от минуса к плюсу), НО 7,1 вырабатывает импульс, перебрасывающий триггер 8 в cocfoяниe 1, Обратный переход триггера 8 в состояние О происходит, когда опорное напряжение проходит нуль (от минуса к плюсу), и НО 7,2 вырабатывает соответствующий импульс. Переход триггера 8 в состсэяние 1 вызывает появление высокого уровня напряжения на выходе элемента И 9, а значит, и на входе ФИ 12, который вырабатывает короткий импульс, устанавливающий счетчики 6,1, 6,2 и 14 в исходное состояние, а управляющий триггер 13 в состояние .О, Таким образом фазометр устанавливается в исходное состояние. Изменяя коэффициент деления делителя 11 частоты можно регулировать, какой по счету переход триггера 8 в состояние 1 приведет к установлению фазометра в исходное состояние, а следовательно, и менять длительность цикла измерения. С выхода У71Т 1,1 напряжение поступает на один вход блока 3,t и на вход фазосдвигающего блока 2,1, ко.торый обеспечивает сдвиг исследуемого напряжения на 90°. С вькода блока 2,1 исследуемое напряжение, поступает на второй вход блока 3,1, В исходном состоянии входное напряжение равно нулю, счетчики 6,1 и 6.2 находятся в нулевом состоянии, в коммутаторе 4.1 замкнут ключ, подключающий на вход компаратора 5.1 дополнительное напряжение Up(t) от блоков формирования. В момент прохождения Ц, (t) через нуль (от минуса к плюсу) компаратор 5,1 вырабатывает короткий импульс, который записывается в счетчик 6.1. При этом увеличение текущего состояНИН счетчика 6.1 приводит к размыканию ключа, подающего напряжение Uo(t), и замыканию ключа, подающего напряжение U, |(t). Когда напряжение (t) пройдет через нуль, на выходе компаратора 5.1 сформируется новый импульс и т.д. .Таким образом на выходе компаратора 5.1 образуется последовательность коротких импульсов. 1 Аналогично, на выходе компаратора 5.2 также сформируется другая после довательность импульсов. Импульсы с выхода компаратора 5.1 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, а импульсы с вы хода компаратора 5.2 через элемент И 10 поступают на вычитающий вход счет чика 14. Изменение текущего состояния счет чика 14 на единицу регистрирует изме пение текущего значения фазы на вели .. -f-, где п - количество добавочных напряжений, вырабатываемьпс блоком 3.1. Поступление импульсов с выхода компаратора 5.2 на вычитающий вход счетчика 14 блокируется управляющим триггером 13 и элементом И 10 на вре мя, пока опорное напряжение не пройдет через нуль (также от минуса к плюсу). При переходе опорного напряжения через йуль импульс с выхода НО 7.2 перебросит управляющий триггер 13 в состояние 1 и последний разре шит прохождение импульсов с вькода компаратора 5.2 на счетчик 14, в результате чего в счетчике 14 запищетс число, пропорциональное разности фаз между вторым и опорным напряжениями. Затем, если разность фаз не меняется, т.е. периоды входного и опорного напряжений постоянны, то на каждый импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика 14 с компаратора 5.1 поступит импульс на вычитающий вход того же счетчика с компаратора 5.1. При этом, очевидно, результирующее значение числа, записанного в счетчике 14, не изменяется. Но если разность фаз изменится, что возможно лишь при изменении периода одного из напряжений, то результирующее число в счетчике 14 также изменится. Для определенности /допустим, что разность фаз увеличилась за счет увеличения периода входного напряжения. При этом увеличивается интервал между импульсами последовательности на выходе компаратора 5.1 и поэтому па , каждый вычитающий иг шульс в счетчик. 14 поступит несколько суммир5топдгх, что приведет к увеличению числа, записанного в счетчике 14.. Следовательно, в счетчике 14 будет записано число, отражающее текущее, т.е. мгновен ное значение разности фаз входного и опорного напряжений. При этом значение записанного числа будет изменяться синхронно с мгновенным значением измеряемой разности фаз. Предлагаемый фазометр позволяет измерять мгновенное значение разности фаз двух синусоидальных напряжений многократно в течение одного периода исследуемого напряжения, что (но сравнению с с-ьтцеств пощими типами фазометров) обеспечивает более высокую точность и быстродействие измерешгя. Формула изобретения Фазометр, содержащ11й усилитель постоянноготока, вход которого подключен к измеряемому сигналу, фазо- сдвигающий блок, вход к.оторого подключен к выходу ус1тителя постоянного тока, блок формирования дополнительных синусоидальных папряже.пий, первый вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а второй - к выходу фазосдвигающего блока, коммутатор, входы которого подключены к выходам блока формирования дополнительных синусоидальных напряжений, компаратор, вход которого подключен к выходу коммутатора, управляющий счетчик, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к управляющему входу коммутатора, нзльорган, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, деитель частоты, элемент И, о т л. и чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительно силитель постоянного тока, вход ко512

торого подключен к опоргюму сигнапу, нуль-орган, фазосдвигающий блок, блок формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор, компаратор, управляющий счетчик, а также два триггера, элемент И, формирова,тель коротких импульсов, реверсивный счетчик, при этом выход введенного усилителя постоянного тока соединен с входами второго нуль-органа, второго фазосДвигающего блока,первым вхоAqj i второго блока формирования дополнительных синусоидальных напряжений, второй вход которого соединен с выходом второго фазосдвигающего блока, а выход - с входом второго коммутатора, вцход которого через второй компаратор соединен с входом второго управляющего счетчика и первым входом второго элемента И, выход которого соеtOOft

динеп с ВЫЧИ1 пкпцим вхг)дом реверсивного счетчика, суммирунмгип вход которого соединен с выходом первого компаратора, выходы каждого из нуль-органов соответственно соединены с входами первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, инверсный выход того же триггера через делитель частоты соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера и через формирователь коротких импульсов со входами Сброс всех счетчиков, второй вход второго триггера соединен с выходом второго нуль-органа, вьгход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И, вьгход второго управляющего счетчика соединен с вторыми входами второго коммутатора.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения и быстродействия устройства. Фазометр содержит усилитель 1.1 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3.1 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор 4.1, KoNmapaTop 5.1, управляющий счетчик 6.1, нуль-орган 7.1, элемент И 9 и делитель частоты 11. Введение второго канала измерения, включающего усилитель 1.2 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3.2 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, KOMNiyTOTop 4.2, компаратор 5.2, управляющий счетчик 6.1, нуль-орган 7.2, триггеры 8 и 13, элемент И 10, формирователь коротких импульсов 12, реверсивный счетчик 14, и образование новых связей позволяют Q фазометру измерять разность фаз двух ® (Л сигналов за время, равное или немного меньшее одного периода входных сигналов. 1 ил.