Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

112

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в информационно-измери- тельньк и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в код. Цель изобретения - упрощение фазометра и повышение его надежности, На фиг,1 изображена структурная схема предлагаемого фазометра; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип его работы в диапазонах 0-180 (фиг.2а) и 180-360 (фиг,2&).

Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным вре менем содержит формирующий блок 1, элементы И 2 и 3, блок 4 ограничения измерительного времени, триггер 5,,. элемент ИЛИ 6 и счетчик 7. Блок 4 ограничения измерительного времени включает генератор 8 импульсов, элемент И 9, делитель 10 частоты и триггер 11. Формирующий блок 1 соединен

с входными клеммами фазометра, а вы- уе (как следует из сопоставления фиг.2,

25

ходами - с первыми входами соответственно элементов И 2 и 3. Выход блока 4 ограничения измерительного Времени соединен со вторыми входами элементов И 2 и 3 и счетным входом триггера 5, прямой и инверсный вы- хода которого соединены с третьими входами соответствующих элементов И 2 и 3, выходы которьк через эле-, мент ИЛИ 6 соединены со входом счетчика 7 импульсов, выход которого соединен с выходной клеммой фазометра. В блоке 4 ограничения измерител ного времени генератор 8 импуЛьсов выходом соединен с первым входом элемента И 9, выход которого соединен со счетным входом триггера 5 и со входом делителя 10 частоты, выход которого соединен с С-входом триггера 11, S-вход которого с оединен с установочной клеммой Пуск, а выход - со вторым входом элемента И 9. Указанные элементы и узлы устройства могут быть собраны на стандартных интегральных микросхемах, например, 155-ой серии: К155ТВ1 (К155ТМ2), К155ИЕ5 (К155ИЕ7), К155ИЕ8, К155ЛИ1 (К155ЛАЗ), К155ЛА1 (К155ЛР4).

Фазометр работает следующим образом.

Входные напряжения U, и U., фазовый сдвиг ч между которьми измеряется (фиг.2, а-1; фиг.2, 6-1), посту

5

0

пают на входы 4 ормирующего блока 1 , С первого выхода последнего поступают на первый вход элемента И 2 прямоугольные импульсы с длительностью, равной временному сдвигу между началами положительных полуволн (т.е. между моментами перехода через нулевое значение в направлении из отрицательной области в положительную) входных напряжений (фиг,2, а-2; фиг.2, 6-2), а со второго выхода поступают на первый управляющий вход элемента И 3 импульсы той же формы, но с длительностью, равной временному сдвигу методу началаш отрицательных полуволн (т.е. между моментами перехода через нулевое значение в направлении из положительной области в от- рицательнзпо) тех же напряжений (фиг.2, а-3; г.2, б-З), причем за опорный сигнал в обоих случаях принимается напряжение; Uy .

В диапазоне 0-180 изменения Ч

(как следует из сопоставления фиг.2,

и фиг.2, а-3), формируемые блоком 1 прямоугольные импульсы разнесены по временной оси, а в диапазоне 180-360 (как следует из сопоставления фиг.2,, 6-2 и фиг, 2, б-З) частично совпадают,, что вызывает необходимость деления частоты счетных импульсов, формируемых блоком 4, посредством триггера 5, который управляет элементами И 2 иЗ и таким образом, чтобы пропустить счетные импульсы на счетчик 7, исключив возможность их слияния.

В исходном состоянии фазометра делитель 10, триггер 11 блока 4 ограничения измерительного времени и счетчик 7 установлены в нулевое положение импульсом, поступающим на шину Установка О, Цикл измерения начинается с приходом импульса Пуск (фиг,2а-4; 4яг.2б-4), который устанавливает триггер 11 блока 4 в положение 1 (фиг.2, а-5; фиг.2, 6-5), при этом счетные импульсы с выхода

генератора 8 (фиг.2, а-6; фиг.2, 6-6) через открытый (разрешающим потенциа лом 1 с единичного выхода триггера 11) элемент И 9 проходят на счетный вход триггера 5, периодически перебрасывая его из одного положения в другое и изменяя тем самым уровень потенциала на его единичном (фиг.2, а-7; фиг,2, 6-7) и нулевом (фиг.2, а-8; фиг,2, 6-8) выходах, связанных

со вторыми управляющими входами элементов И 2 и 3 соответственно.

В диапазоне 0-180 изменения if (фиг.2, а) тот элемент И 2 или 3, на первый управляющий вход которого по- е дан прямоугольный импульс формируемого блока 1, пропускает каждый второй счетный импульс с выхода блока 4 (фиг.2, а-9). Покажем это. Если прямоугольный импульс формирующего уст- fo ройства подан на первый управляющий вход элемента И 2 (фиг.2, а-2), а триггер 5, например, первоначально находится в положении 1 (при котором разрешающий потенциал 1 с его J5 единичного выхода поступает на второй управляющий вход элемента И 2), то:

каждый i-й счетный импульс блока 4 (i 1,3,5, ) проходит через эленичного или нулевого выходов подается то на элемент И 2 (фиг.2, 6-7), разрешая прохождение каждого i-ro счетного импульса на счетчик 7 через, элементы И 2 и ИЛИ 6, то на элемент И 3 (фиг.2, 6-8), разрешая прохождение каждого j-ro счетного импульса на счетчик 7 через элементы И 3 и ИЛИ 6. Таким образом, счетчик 7 при частичном совпадении выходных прямоугольных импульсов формирующего блока 1 считает каждый счетный импульс (фиг.2, 6-9). В те моменты времени, когда выходные прямоугольные импульсы формирующего блока 1 не совпадают (фиг.2, 6-2; фиг.2, б-З), процесс их кодирования происходит аналогично рассмотренному выше для диапазона 0-180 изменения (фиг.2, а), а

ный импульс блока 4 (фиг.2, 6-9).

Цикл измерения заканчивается в момент времени, соответствующий появлению импульса с выхода делителя 10

мент И 2 и элемент ИЛИ 6 на счетчик 7 20 счетчик 7 считает каждый второй счет- и подсчитывается счетчиком, задним фронтом этот же импульс перебрасьгоает триггер 5 в положение О (при этом разрешающий потенциал 1 с управляющего входа элемента И 2 снимается 25 частоты, который возвращает триггер и он блокируется);

каждый j-й импульс блока 5 (j 2,4,6 ), не имея возможности пройти на счетчик 7 (так как элемент

30

И 2 закрыт), возвращает триггер 5 в положение 1, подготавливая тем самым элемент И 2 для прохождения очередного i-ro импульса.

11 блока 4 в исходное положение О, при этом элемент И 3. закрывается и поступление счетных импульсов на элементы И 2 и 3 и триггер 5 прекращается. Содержимое счетчика 7 оказывается пропорциональным измеряемому (в пределах интервала измерительного времени) фазовому сдвигу Ц .

Таким образом, предлагаемый двухАналогично работает, пропуская каждый второй счетный импульс блока 4 на счетчик 7 через элемент ИЛИ 6 (фиг.2, а-9), элемент И 3 при подаче на его первый управляющий вход прямоугольного импульса с другого выхо- о .гелей между выходами триггера и входа формирукицего блока 1 (фиг.2, а-3) . дами соответствующих элементов И, что Таким образом, на счетчик 7 в диапазоне 0-180° изменения Ч проходит каждый второй счетный импульс блока 4 в течение интервала времени, равного длительности любого из прямоугольных импульсов формирующего -блока 1 ..

В диапазоне 180-360° изменения (фиг.2, б) выходные прямоугольные импульсы формирующего блока 1 частично совпадают (фиг.2, 6-2; фиг.2, б-З), однако принцип построения фа25 полупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем позволяет получить информацию о фазе входных сигналов без использования дифференцирующих цепей и формирова-

упрощает фазометр, создает предпосып- кя для уменьшения его стоимости и потребляемой мощности, сокращения затрат труда и времени на изготовление и проведение наладочных работ и обеспечивает повышение надежности.

45

Формула изобретения

50

Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующий блок, входы которого соединены с входными

зометра исключает возможность слияния на входе счетчика 7 формируемых 55 клеммами фазометра, а блоком 4 счетных импульсов (фиг.2, 6-6), так как этими импульсами периодически перебрасьшается триггер 5 и высокий потенциал 1 с его едиДвухполупериодныйметр с постоянным изм менем, содержащий форм входы которого соедине

вьти входами двух элем которых через элемент с входом счетчика импу гер, счетный вход кото

ничного или нулевого выходов подается то на элемент И 2 (фиг.2, 6-7), разрешая прохождение каждого i-ro счетного импульса на счетчик 7 через, элементы И 2 и ИЛИ 6, то на элемент И 3 (фиг.2, 6-8), разрешая прохождение каждого j-ro счетного импульса на счетчик 7 через элементы И 3 и ИЛИ 6. Таким образом, счетчик 7 при частичном совпадении выходных прямоугольных импульсов формирующего блока 1 считает каждый счетный импульс (фиг.2, 6-9). В те моменты времени, когда выходные прямоугольные импульсы формирующего блока 1 не совпадают (фиг.2, 6-2; фиг.2, б-З), процесс их кодирования происходит аналогично рассмотренному выше для диапазона 0-180 изменения (фиг.2, а), а

ный импульс блока 4 (фиг.2, 6-9).

Цикл измерения заканчивается в момент времени, соответствующий появлению импульса с выхода делителя 10

счетчик 7 считает каждый второй счет- частоты, который возвращает триггер

счетчик 7 считает каждый второй счет- частоты, который возвращает триггер

11 блока 4 в исходное положение О, при этом элемент И 3. закрывается и поступление счетных импульсов на элементы И 2 и 3 и триггер 5 прекращается. Содержимое счетчика 7 оказывается пропорциональным измеряемому (в пределах интервала измерительного времени) фазовому сдвигу Ц .

Таким образом, предлагаемый двух.гелей между выходами триггера и вхоами соответствующих элементов И, что

о .гелей между выходами триггера и вхо. дами соответствующих элементов И, что

25 полупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем позволяет получить информацию о фазе входных сигналов без использования дифференцирующих цепей и формирова-

о .гелей между выходами триггера и вхо. дами соответствующих элементов И, что

упрощает фазометр, создает предпосып- кя для уменьшения его стоимости и потребляемой мощности, сокращения затрат труда и времени на изготовление и проведение наладочных работ и обеспечивает повышение надежности.

45

Формула изобретения

клеммами фазометра, а

Двухполупериодный цифровой фазометр с постоянным измерительным временем, содержащий формирующий блок, входы которого соединены с входными

выходы - с пер-

вьти входами двух элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом счетчика импульсов, и триггер, счетный вход которого подключен

512969616

к выходу блока ограничения измери- измерительного времени соединен так- тельного времени, отличаю- же с вторыми входами элементов И, щ и и с я тем, что, с целью упроще- третьи входы которых соединены с еди- ния устройства и повышения надежное- яичным и нулевым выходами триггера ти, в нем выход блока ограничения 5 соответственно.

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных и управляющих системах для преобразования фазовых сдвигов в код. Цель изобретения - упрощение фазометра и повьш-.ение его надежности. Устрой- ство содержит формирующий блок 1, элементы И 2 и 3, блок 4 ограничения измерительного времени, триггер 5, элемент ИЛИ 6 и счетчик 7. Блок 4 ограничения измерительного времени включает генератор 8 импульсов, элемент И 9, делитель 10 частоты и триггер 11. Соединение выхода блока 4 ограничения измерительного времени с вторыми входами элементов И 2иЗ, ,а третьи входы последних - с единич- ным и нулевым выходами триггера 5 позволяет получить информацию о фазе входных сигналов без использования дифференцирующих цепей и формирователей между выходами триггера 5 и входами соответствующих элементов И 2 и 3. Указанные функциональные соединения упрощают фазометр, создают предпосыпки дпя уменьшения его стоимости, потребляемой мощности и сокращают затраты труда и времени на изготовление и проведение наладочных работ. 2 ил. (Л /о-э „Уст.о to со а со 05 фи./

Ui

Uz

/

M/

-

f /

:x:i

Ui иг

гп

i г

i j

i 4

5

Н1 |||||||1И1Ш11ШМШИ1111НН11Н{НШ

./ ff

f-iflnnir-iionfir,..

-9

11

Illll Illll

л 3

(pue.Z

Составитель М.Катанова Редактор A.Ренин Техред М.Ходанич Корректор О.Луговая

Заказ 774/48 Тираж 731Подписное

ВНИИПИ 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

L

./ ff

..

Т1ВПГ ТИГ

TiiiiHriiiiiiiiiimiiifiii