Цифровой фазометр мгновенных значений Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией экстремальных (максимального или минимального) результатов.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема фазометра; на фиг„ 2 - временные диаграммы работы фазометра; на фиг. 3 - блоки сравнения кодов на основе стандартной интегральной микросхемы.

Фазометр содержит (фиг. 1) формирователь 1, первый элемент И вый счетчик 3 импульсов, второй элемент И 4, второй счетчик 5 импульсов блок- 6 управления, эталонный генератор 7, первый 8 и второй 9 блоки сравнения кодов, регистр 10, третий элемент И 11 и регистрирующий блок 12. Входы формирователя 1 подключены к входам устройства, а выход через первый элемент И 2 - к счетному входу первого счетчика 3 импульсов и первому входу второго элемента И 4, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 5 импульсов, Вход блока 6 управления подключен к выходу формирователя, а выход - к входу Сброс первого счетчика 3 импульсов Выход эталонного генератора 7 подключен к второму входу первого элемента И 2, входы первого блока 8 сравнения кодов соединены с кодовьп«ш выходами обоих счетчиков имтгульсов, а выход Равно (А В) - с вторым входом второго элемента И 4, входы второго блока 9 сравнения кодов соединены с кодовыми выходами первого счетчика импульсов и регистра 10, а выход Меньше (А « В) - с одним иэ входов третьего элемента И 11, другой вход которого подключен к выходу блока управления, а выход - к управляющему входу регистра 10, информационный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика импульсов (А и Б - коды, снимаемые с выходов соответственно счетчиков 3 и 5 импульсов). В цифровом фазометре управляющий вход регистрирующего блока соединен также с входом Сброс первого счетчика импульсов (фиг, 1, пунктирная линия).

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Импульсом Исходное состояние (цепь сброса от блока управления не показана) оба счетчика 3 и 5 импульсов устанавливаются в нулевое положение, а в регистр 10 записывается число N, заведомо большее возможного значения минимального фазового сдвига между входными напряжениями (в частности, N может быть выбрано равным 111... 11), На выходе Равно (А в) блока 8 сравнения кодов, подключенного к выходам одноименных разрядов (кодовым выходам) указанньш счетчиков, устанавливается потенциал высокого уровня 1 (фиг, 2, сигнал д), который подается на управляющий

вход элемента И 4 и подготавливает егОо Потенциал уровня 1 снимается с выхода Меньше () блока 9 сравнения кодов (фиг, 2, сигнал ж), подается на управляющий вход элемента И 11 и подготавливает егОо Блоки 8 и 9 могут быть выполнены, например,- на основе стандартной интегральной микросхемы,, включенной таким образом, чтобы обеспечить реализацию соответствующей функции (фиг„ 3 а - для блока 8, фиг„ 3 в - для блока 9)„ Формирователь 1, на входы которого поступают исследуемые напряжения и И Uj, формирует прямоугольные импульсы с длительностью , пропорциональной измеряемому фазовому сдвигу ср (фиг. 2, сигнал а „ Эти импульсы управляют элементом И 2, открьгаая его на время , при этом тактовые

импульсы высокой частоты с выхода генератора 7 (фиг„ 2, сигнал б) проходят на счетный вход счетчика 3 импульсов непосредственно (фиг. 2, сигнал в), на счетный вход счетчика 5 импульсов через элемент И 4 (фиг. 2, сигнал г), открытый разрешающим потенциалом с выхода блока 8 (фиг. 2, сигнал д), уровень I которого сохраняется неизменным все

время, пока соблюдается услорие равенства кодов на входах указанного блока. В момент времени, соответствующий заднему фронту первого выходного импульса Формирователя 1 с длительностью ь , (фиго 2, сигнал а), импульсный сигнал с выхода блока 6 управления (фиг. 2 сигнал е), выполненного, например, в виде одновибра- тора, сбрасывает счетчик 3 в нуль по

венства кодов на входах блока 8 нарушается, потенциал на его выходе Равно (А. в) скачком изменяется до уровня логического О (фиг, 2, сигнал д), блокируя элемент И 4, а в счетчике 5 импульсов остается код .N, , пропорциональный Т, .

Дальнейшая работа цифрового фазометра (в режиме вьщеления и фиксации максимального значения Cf )зависит ОТ соотношения длительностей каждого последующего и предыдущего максимального (по длительности) выходного прямоугольного импульса формирователя 1, Например,.если следуюший импульс указанного Формирователя имеет

длительность х V,

(фиг. 2, сигнал а), то содержимое счетчика 3 по мере поступления тактовых импульсов генератора 7 на его счетный вход через элемент И 2 нарастает (фиг, 2, сигнал в), В момент времени, когда оно становится равным коду, хранящемуся в счетчике 5 (тое„ коду N,), блок 8 срабатьшает и выдает разрешающий потенциал 1 на управляющий вход элемента И 4, открывая его (фиго 2, сигнал д),

товые импульсы генератора 7 начинают проходить на счетный вход счетчика 5 (фиго 2, сигнал г), код в котором, начиная с указанного момента времени, получает приращение, пропорциональное разности с - о, , блок 6. уп1хав- ления, как и прежде, импульсньш сигналом с его выхода, соответствующим по времени появления заднему фронту выходного импульса формирователя 1 с длительностьюt(фиг, 2, сигнал е), сбрасывает счетчик 3 в нуль о При этом потенп;иал на выходе блока 8 изменяется до уровня логического О

щему циклу измерения.

Параллельно описанному процессу осуществляются выделение и фиксация минимального значения cf с участием блока 9 сравнения кодов, регистра 10 и элемента И 11, Импульсный сигнал с выхода блока 6 зл 1равления (фиг, 2,

10 сигнал е), соответствующий заднему, фронту первого прямоугольного импульса формирователя 1 с длительностью о, (фиг, 2, сигнал а), проходит через открытый разрешающим потенциалом

15 1 с выхода Меньше. (А : В) блока 9 (фиг, 2, сигнал ж) элемент И 11 (фиг, 2, сигнал з) на управляющий вход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого счетчика 3,

20

пропорционального ( , Этот же сигнал с некоторой задержкой сбрасывает в исходное (нулевое) состояние счетчик 3, Задержка необходима для того, чтобы успеть переписать содержимое

25 счетчика 3 в регистр до момента его обнуленияо

Если у следующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 1 длительность : cTj больше, чем с, ,

В результате так- зо т,е„ сГ Т, (фиг, 2, сигнал а), то в

определенный момент времени содержимое счетчика 3 становится больше кода N, в регистре 10, потенциал на выходе Меньше (Л : В) блока 9

2g скачком изменяется до уровня логического О (фиго 2, сигнал ж) и блокирует элемент И 11, в результате чего импульсный сигнал, формируемый блоком 6 управления в момент

40 времени, соответствующий заднему фронту импульса с длительностью Г (фиго 2,- сигнал е), не проходит на управляющий вход регистра 10 (фиг, 2, сигнал з) и в нем сохраняется резуль(фиг, 2, сигнал д), элемент И А бло- jg тат (N, ) .предьщущего измерения, отобкируется, а в счетчике 5 остается код пропорциональный Т ,

Если следующий импульс формирователя 1 имеет меньшую длительность, чем o.j. , т,е. -С, { t:4)C-2 (фиг, 2, сигнал а), то содержимое счетчика 3 по мере поступления тактовых импульсов на.его счетный вход нарастает, но не дотягивает до кода, хранящегося в счетчике 5 (И), Поэтому блок 8 не срабатывает, содержимое счетчика 5 не изменяется, и после сброса счетчика 3 в О импульсным сигналом с вьосода блока управления (фиг, 2.

50

ражаюший меньшее значение Т, (Cf,). Счетчик 3, как и прежде, сбрасывается указанным импульсным сигналом в нулев,ое положение.

Если у последующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 1 длительность €, меньше, чем , , т.е. Т, t , и выполняется, следователь-: но, условие А В (фиг, 2, сигнал а), g то потенциал 1 с соответствующего выхода (А - в) блока 9 (фиг, 2, сигнал ж) открьшает элемент И 11, и импульсный сигнал, формируемый блоком 6 управления в момент времени, соот-

щему циклу измерения.

Параллельно описанному процессу осуществляются выделение и фиксация минимального значения cf с участием блока 9 сравнения кодов, регистра 10 и элемента И 11, Импульсный сигнал с выхода блока 6 зл 1равления (фиг, 2,

сигнал е), соответствующий заднему, фронту первого прямоугольного импульса формирователя 1 с длительностью о, (фиг, 2, сигнал а), проходит через открытый разрешающим потенциалом

1 с выхода Меньше. (А : В) блока 9 (фиг, 2, сигнал ж) элемент И 11 (фиг, 2, сигнал з) на управляющий вход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого счетчика 3,

20

пропорционального ( , Этот же сигтат (N, ) .предьщущего измерения, отоб

ражаюший меньшее значение Т, (Cf,). Счетчик 3, как и прежде, сбрасывается указанным импульсным сигналом в нулев,ое положение.

Если у последующего прямоугольного импульса с выхода формирователя 1 длительность €, меньше, чем , , т.е. Т, t , и выполняется, следователь-: но, условие А В (фиг, 2, сигнал а), то потенциал 1 с соответствующего выхода (А - в) блока 9 (фиг, 2, сигнал ж) открьшает элемент И 11, и импульсный сигнал, формируемый блоком 6 управления в момент времени, соот-

ветствующий заднему фронту импульса с длительностью tTj (фиг„ 2, сигнал е) проходит через этот элемент И (фиг. 2, сигнал з) на управляющий вход регистра 10 и разрешает перезапись в него содержимого Nj счетчика 3, после -tJero последний сбрасывается в нуль. Аналогично осуществляется цикл измерения для f Т, (фиг о 2, сигнал а) - с перезаписью в регистр 10 кода. N , отображающего с (Ч)

Сбрасывая счетчик 3 в нулевое положение, каждый импульсный сигнал с выхода блока 6 управления одновремен- но разрешает считывание регистрирующим блоком 12 экстремальных результатов - максимального (со счетчика 5 в следующей последовательности N,, N, N,, N,....) и минимального (с в

2. г регистра

меньшей стоимостью и меньше потребляет электроэнергии.

.Формула изобретения

5.

Цифровой фазометр мгновенных значений, содержащий формирователь,. входы которого подключены к входам устройства, а выход через первый эле10 мен.т И - к счетному входу первого счетчика импульсов и к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, блок управ15 ления, вход которого подключен к выходу формирователя, а выход - к входу Сброс первого счетчика импульсов, эталонный генератор, выход

которого подключен к второму входу

следующей последователь 20 первого элемента И, первый блок сравнения кодов, входы которого соединены с кодовьп«га выходами обоих счетчиков импульсов, а выход Равно - с вторым входом второго элемента И, 25 второй блок сравнения кодов, входы которого соединены с кодовыми выходами первого счетчика импульсов и регистра, третий элемент И, первый вход которого подключен к выходу

нести: N,, N,, N,, N,..). Таким образом, в любой текущий момент времени последний, результат, записанный в регистрирующий блок со счетчика 5 (регистра 10), соответствует результату измерения максимального (минимального) значения фазового сдвига между входными напряжениями.

Следовательно, предлагаемый цифровой фазометр обеспечивает такие же как и 30 блока управления, а выход - к управ- у известного метрологические характе- ляющему .входу регистра, информацион- ристики, но обладает более простой конструкцией, так как исключается

ный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика импульсов, и регистрирующий блок, входы которого соединены с кодовыми выходами второго счетчика импульсов и регистра, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем выход Меньше второго блока сравнения кодов подключен к второму входу третьего элемента И непосредственно

необходимость в использовании триггера, а также второго одновибратора fe составе блока управления, формиру- ющего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсов формирователя.

Таким образом, предлагаемый фазо- метр обладает повышенной надежностью.

меньшей стоимостью и меньше потребляет электроэнергии.

Формула изобретения

.

Цифровой фазометр мгновенных значений, содержащий формирователь,. входы которого подключены к входам устройства, а выход через первый элемен.т И - к счетному входу первого счетчика импульсов и к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, блок управления, вход которого подключен к выходу формирователя, а выход - к входу Сброс первого счетчика импульсов, эталонный генератор, выход

блока управления, а выход - к управ- ляющему .входу регистра, информацион-

ный вход которого подключен к кодовому выходу первого счетчика импульсов, и регистрирующий блок, входы которого соединены с кодовыми выходами второго счетчика импульсов и регистра, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем выход Меньше второго блока сравнения кодов подключен к второму входу третьего элемента И непосредственно

Puz.Z

лО

Ш1

Составитель Ю. Макаревич Редактор О. Головач Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3480/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИШ 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

Фиг.З

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано в информацион- «о-измерительных системах для преобразования фазовых сдвигов в код с фиксацией максимального и минимального результатов. Целью изобретения является упрощение конструкции фазометра, что достигается введением новых функциональных связей. Фазометр содержит формирователь 1, элементы И 2, 4 и И, счетчики 3 и 5 импульсов, блок 6 управления, эталонный генератор 7, блоки 8 и 9 сравнения кодов, регистр 10 и регистрирующий блок 12. Положительный эффект достигается исключением по отношению к прототипу триггера и одновибратора в блоке управления, формирующего импульсные управляющие сигналы по передним фронтам выходных импульсов формирователя 1. Это повыщает надежность фазометра, снижает его стоимость и потребляемую энергию. 3 ил. (Л