Цифровой фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

источник 5 оптического излучения и фотоприемник 8. В предлагаемом цифровом фазометре дополнительно предусмотрены источники 6 и 7 оптического излечения, поворачивающийся диск 4 с прорезями, фотоприемники 9,10 и соответствующая электронная схема, включающая элементы ИЛИ 11-15 элементы И 16-19, RS-триггеры 20-23 и элементы 26-29 задержки. Источники 5-7 оптического излучения и фотоприемники 8-10 размещены по окружности, центром которой является ось вращения диска 4, равномерно,

т.е. расстоянивэмежду ними по окружности равно дуге 120. В процессе работы фазометра диск 4 с прорезями вращается и прорези пересекают идущее от источников 5-7 оптическое излучение. В эти моменты на входе каждого фотоприемника 8-10 возникает импульсный сигнал. Прорези на диске 4 размещены равномерно по кругу, их количество определяется ценбй деления шкалы, а ширина и дпина определяется конструктивно в зависимости от расположения источников 5-7 оптического излучения и фотоприемников. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехническим измерениям, в частности к фазоизмерительным устройствам све- то- и радиодальномеров,а также радиогеодезических систем, которые позволяют измерять как абсолютные значения фазового сдвига между двумя фазосрав- ниваемыми сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихся объектов, на которых установлены мобильные станции радиогеодезических систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повыще- ние помехоустойчивости и надежности работы цифрового фазометра Устройство содержит фазовращатель 1, фазовый детектор 2, узел 3 управления, счетчик 24 импульсов, индикатор 25, i СЛ Од СЛ to

1

Изобретение относится к радиотехническим измерениям, в частности к фазоизмерительным устройствам свето- и радиодальномеров, а также радиогеодезических систем, которые позволяют измерять как абсолютные значения фазового сдвига между двумя фазосрав- ниваемыми сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихся объектов, на которых установлены мобильные станции радиогеодезических систем.

Цель изобретения - повьпиение помехоустойчивости и надежности работы цифрового фазометра в различных условиях эксплуатации.

- На чертеже изображена структурная схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит фазовращатель I , фазовьй детектор 2, узел 3 управления, диск 4 с прорезями, источники 5-7 оптического излучения, фотоприемники 8-10, логические элементы ИЛИ 11-15, логические элементы И 16-19, RS-триггеры 20-23, реверсивный счетчик 24 импульсов, индикатор 25 и элементы 26-29 задержки.

Выход фазовращателя 1 соединен с первым входом фазового детектора 2, второй вход которого и вход фазовращателя 1 являются входами цифрового фазометра, выход фазового детектора 2 соединен с входом узла 3 управления, ось двигателя которого механически соединена с осью фазовращателя

5

и осью диска 4 с прорезями, через которые три источника 5-7 оптического излучения оптически связаны с соответствующими тремя фотоприемниками 5 8-10, четыре цепи,-каждая из после довательно соединенных одного из четырех элементов ИЛИ 11-14, четырех элементов 26-29 задержки, четырех RS-триггеров 20-23 и четырех элемен- 0 тов И 16-19 соответственно выходом элемента И 16 соединена с вторым входом RS-триггера 21 второй цепи, вьтод которого соединен с знаковым входом d реверсивного счетчика 24, выход которого соединен с индикатором 25, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 15, первый вход которого соединен с выходом элемента И 18 четвертой цепи,

0 второй вход - с выходом элемента

И 19 второй цепи, выход элемента И 17 третьей цепи соединены с вторым входом RS-триггера 23 четвертой цепи, первого фотоприемника 8 соединен с вторым входом RS-триггера 20 первой цепи, с первыми входами элементов ИЛИ 12 - 14, второй, третьей и четвертой цепей, выход второго фотоприемника 9 соединен с первым

0 входом элемента ИЛИ 11 первой цепи, вторым входом элемента И 16 первой цепи, вторым входом элемента ИЛИ 13 третьей цепи и вторым входом элемента И 17 третьей цепи, выход третьего фотоприемника 10 соединен с вто-

5

рыми входами элементов ИЛИ 11-14 первой,-второй и четвертой цепей, с вторым входом RS-триггера 22 третьей цепи и вторым входом элемента И 19 второй цепи, источники 5- 7 оптического излучения удалены от оси диска А с прорезями на равное расстояние и смещены по окружности друг относительно друга на угол о(.

В сослав каждого источника оптического излучения входят миниатюрный источник света (например, светодио- ды), а в состав каждого фотоприемника - миниатюрный фотодиод и усилитель

Ось вращения электродвигателя узла 3 управления соединена с осью фазовращателя 1 и осью диска 4 с прорезями-.

Диск 4 с прорезями может быть вы- полнен из любого непрозрачного материала достаточной жесткости, диаметр диска ограничивается возможностями компоновки цифрового фазометра. Прорези на диске размещены равномерно по диаметру диска, их количество определяется ценой деления отсчетной шкалы, а ширина и длина определяется конструктивно в зависимости от расположения источников оптического излу чения и фотоприемников. Вьше указанные три излучателя и три фотоприемника смещены при этом по окружности на некоторый уго л d и удалены от оси вращения диска 4 на равные расстоя- ния.

Реверсивный счетчик 24 импульсов может быть реализован,например, на микросхеме К561ИЕ14, а в качестве индикатора 26 может быть использован знакосинтезирующий полупроводниковый многоразрядный цифровой светоди- од АЛС 318.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

При подаче на вход цифрового фазометра двух сдвинутых по фазе электрических, периодических сигналов, они поступают на соответствующие два входа фазового детектора 2, один не- посредственно, а другой - через фазовращатель 1. На выходе фазового детектора образуется при этом электрический сигнал, величина которого пропорциональна фазовому сдвигу между сигналами, поступающими на входы фазового детектора 2, Сигнал с выхода фазового детектора 2 попадает н вход узла 3 управления, содержащего

5 О

о

5

5

усилитель и электродвигатель, который так поворачивает ось фазовращате- ля 1, что электрический сигнал на выходе фазового детектора 2 стремится к нулю. Угол поворота оси фазовращателя оказывается при этом однозначно связанным с измеряемой разностью фаз.

Поскольку в процессе работы фазометра диск 4 с прорезями поворачивается на угол 0 , то он пересекает идущее от источников 5-7 оптическое излучение, причем в момент, когда прорезь находится между излучателем и соответствующим фотоприемником 8 - 10, на выкоде фотоприемника возникает импульсный сигнал, а--так-как источники 5 -- 7 и фотоприемники 8-10 смещены по окружности на угол о , то при прохождении прорези между излуча- телям и фотопрнемниками, на выходах последних электрические импульсы возникают последовательно.

При вращении диска в одном направлении (например, по часовой стрелке) первым импульсом с выхода фотоприемника 8 RS-триггер 20 переводится в состояние, соответствующее появлению на его выходе логической единицы. Остальные RS-триггеры (21,22 и 23) устанавливаются в состояние, соответствующее появлению на их выходах логического нуля.

I ,- При возникновении второго импульса на выходе фотоприемника 9 КЗ-триггер 21 через элемент И 16 переводится в состояние логической единицы, а RS-триггер 20 - в состояние логического нуля. На выходах RS-тригге- ров 22 и 23 сохраняется при этом нулевое состояниео Дпя того, чтобы опрокидьшание RS-триггера 20 происходило после опрокидывания RS-триггера 21 на выходе логического элемента ИЛИ 11 включен элемент задержки (задерживающая интегрирующая цепочка) Аналогичные элементы задержки включены также и на выходе логических элементов ИЛИ 12 - 14. Электрический сигнал с .выхода RS-триггера 21 пос- , тупает на знаковый вход d реверсивного счетчика 24, определяя тем самым процесс алгебраического сложения (-суммирование или вычитание) о

При возникновении третьего импульса на выходе фотоприемника 10 КЗ- триггер 22 переводится в состояние логической единицы, а КЗ-триггер 21

В состояние логического нуля. Им- пульсный сигнал при этом через логический элемент И 19 и логический Элемент ИЛИ 15 поступает на счетный |Вход 6 реверсивного счетчика 24, :показания которого регистрируются с помощью индикатора 25, Просуммирован ное число счетных импульсов, соответ ствующих количеству пересечений прорезями оптического канала позволяет Ьперативно в автоматизированном ре- име зарегистрировать угол d поворо га диска 4, а следовательно и величи |ну измеряемой разности фаз, В случае :1зменения направления вращения диска

i при пересечении прорезью оптичес- 1СОГО канала последовательно .в единич ное состояние приходят RS-триггеры .12,23 и 20 На знаковый вход поступает при этом логический нуль, что соответствует режиму вычитанияs а ;четный импульс поступает в счетчик через -логический элемент И 18 и логический элемент ИЛИ 15 после воз- 1:икновения электрического импульса i:a выходе фотоприемника 8,

I Предлагаемый цифровой фазометр Спо сравнению с известными) обладает высокой помехоустойчивостью, не Капливает ошибок, обусловленных влия- Иием различного рода случайных сиг- , и имеет простую электрическую CJXему, позволяющую реализовать фазо при различных условиях эксплуа- Т|ации радио геодезических систем, К|ак за счет расширения условий, в кЬторых может эксплуатироваться све- тЬ- и радиодальномерная техника, так и- за счет повышения надежности работы обусловленной существенным упрощением электрической схемы.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий пос ледовательно соединенные фазовьш детектор и узел управления, фазовращатель, ось которого механически соеди иена с осью двигателя узла управления и осью диска с прорезями, через которые источник оптического излучв ния оптически связан -с фотоприемни- К0М, а также последовательно соеди-

5

0

25

0

д

0

35

ценные счетчик импульсов и индикатор, отличающий ся тем, что, с целью повышения помехоустой- , чивости и надежности его работы в различных условиях эксплуатации, в него введены оптически связанные через прорези диска дополнительные два источника оптического излучения соответственно с двумя фотоприемниками, четыре цепи, каждая из последовательно соединенных элементов ИЛИ, элементов задержки, RS-триггеров и элементов И, также введен элемент пятый ИЛИ, а счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем выход элемента И первой цепи соединен с вторым входом КЗ-триггера второй цепН; выход которого соединен с знаковым входом реверсивного счетчикаs счетньй вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход ко°- торого соединен с выходом элемента И четвертой цепи., а второй вход - с вькодом элемента И второй цепи, выход элементй И третьей цепи соединен с вторым входом Е5 -триггера четвертой цепи, выход первого фото- приемника соединен с вторым входом RS-триггера первой цепи с первыми входами элементов ИЛИ второйj третьей и четвертой цепей и вторым вхо°- дом элемента И четвертой цепи, выход второго фотоприемника соединен с первым входом элемента ИЛИ первой цепи, вторым входом элемента И первой цепи, вторым входом элемента ИЛИ третьей цепи и вторым входом элемента И третьей цепи, вьпсод третьего фотоприемника соединен с вторыми входами элементов ЕПИ первой, второй и четвертой цепей, с вторым входом RS-триггера третьей цепи и вторым входом элемента И второй цепи , ис- точники оптического излучения удалены от оси диска с прорезями на равное расстояние и смещены по окружности друг относительно друга на угол е выход фазовращателя с входом фазового детектора, вход фазовращателя и второй вход фазового детектора являются входами цифрового фазометра.