Способ сравнения амплитуд двух переменных напряжений Советский патент 1991 года по МПК G01R19/10 G01R19/165 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для сравнения синусоидальных напряжений, одинаковых по частоте и сдвинутых по фазе.

Цель изобретения - повышение быстродействия и достоверности сравнени ;

На фиг.1 приведены временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа, на фиг.2 - блок-схема устройства для реализации способа.

На части А фиг.1 приведены сигналы при соотношении амплитуд сравнительных сигналов ui U2, нз части Б - при щ U2.

В момент времени ц, когда второе напряжение ua(t) (фиг,1а) переходит через нулевое значение из отрицательной области в положительную, формируется передний фронт импульса временного интервала из (фиг. 16), задний фронт которого формируется в момент времени т.2 перехода через нулевое значение первого напряжения и,ft) (Фиг.1 а) из положительной области в отрицательную. Длительность этого импул -сз равна п. По окончании пергого полупериода напряжения ui, т е в момент перехода этого напряжения чеоез нулевое значение из положительной ооласти в отрицательную, формируется передний фронт третьего импульса U4 (фиг.1 в) Длительность этого импульса TI равна половине- длительности временного интервала т 1

ON

ю

00

о о

со

В момент формирования переднего фронта импульса U4 формируют также передний фронт первого импульса us (фиг.1г), задний фронт которого формируют в момент равенства во втором полупериоде контролируемых напряжений мгновенных значений амплитуд этих напряжений (момент времени т,з).

Момент формирования заднего фронта импульса us совпадает с моментом формирования переднего фронта второго импульса ив (фиг.2д), задний фронт которого формируют в момент перехода через нулевое значение из отрицательной области в положительную напряжения ui во втором полупериоде этого напряжения (момент времени ts).

Таким образом, за время, меньшее одного периода сравниваемых напряжений ui(t) и U2(t), формируют два импульсных напряжения us и ue определенной длительности и импульс напряжения U4. Положение импульсов us и U6 относительно импульса U4 однозначно определяет соотношение амплитуд сравниваемых напряжений, что обеспечивает высокую достоверность сравнения. Если совпадают во времени только импульсы U4 и us, то щ U2 (часть А диаграммы). Если в процессе сравнения напряжений выявляется, что во времени совпадают не только U4 и us, но также U4 и ие, то ui U2. Время сравнения по предлагаемому способу составляет менее одного периода сравниваемых напряжений.

Устройство (фиг.2) содержит компараторы 1-3, логические элементы И 4-9, генератор 10 импульсов, делитель 11 частоты, триггеры 12-14, счетчики 15 и 16. цифровой компаратор 17,блок 18 сброса, входы 19 и 20 и выходы 21 и 22. Прямой выход компаратора 1 соединен с первыми входами триггера 14 и элемента И 7, второй вход которого подключен к выходу делителя 11, а третий вход - к прямому выходу компаратора 3, инверсный выход которого подключен к первым входам элементов И 4 и 6. Второй вход элемента И 6 подключен к выходу генератора 10 и входу делителя 11, а третий вход - к инверсному выходу компаратора 1 и первому входу элемента И 5, второй вход которого соединен с прямым выходом компаратора 2, инверсный выход которого подключен к второму входу элемента И 4. Прямые выходы элементов И 4 и 5 соединены с входами триггера 13. а инверсные выходы - с входами триггера 12, выход которого через блок 18 сброса соединен с входами Сброс счетчиков 15 и 16, сигнальные входы которых подключены соответственно к выходам элементов И 6 и 7. а

выходы - к входам цифрового компататора 17, выход которого подключен к второму входу триггера 14. Прямые выходы триггеров 13 и 14 соединены с первыми вхбдами элементов И 8 и 9, вторые входы которых соединены с инверсными выходами триггеров 14 и 13 соответственно. Вход 19 устройства соединен с одним из входов компаратора 2 и одним из входов компара0 тора 1,второй вход которого заземлен. Вход 20 устройства соединен с вторым входом компаратора 2 и с одним из входов компаратора 3, второй вход которого заземлен. Выходы элементов И 8 и 9 являются выхода5 ми 21 и 22 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Компараторы 1 и 3 преобразовывают входные синусоидальные сигналы уст0 ройства в импульсные напряжения типа меандр, фронты которых совпадают с ближайшими моментами перехода входных напряжений устройства через нулевые значения. На выходе компаратора 2 также фор5 мируется импульсное напряжение типа меандр с фронтами, совпадающими с ближайшими моментами равенства мгновенных значений амплитуд сравниваемых напряжений.

0

Из этих трех импульсов напряжений и импульсных напряжений с выходов генератора 10 импульсов и делителя 11 частоты формируются с помощью логических эле5 ментов И 4-7 следующие напряжения:

на выходе элемента И 4 - импульсное напряжение us во втором полупериоде сравниваемых напряжений,передний фронт которого определяется моментом равенства

0 нулю мгновенного значения амплитуды второго из сравниваемых напряжений, задний фронт этого импульса совпадает с моментом равенства мгновенных значений амплитуд сравниваемых напряжений;

5на выходе элемента И 5 - импульсное

напряжение UG во втором полупериоде сравниваемых напряжений,передний фронт которого совпадает с моментом равенства мгновенных значений амплитуд входных на0 пряжений, задний фронт этого импульса совпадает с моментом равенства нулю мгновенного значения амплитуды первого из сравниваемых напряжений;

на выходе элемента И 6 - импульсное

5 напряжение во втором полупериоде сравниваемых напряжений, передний и задний фронты которого определяются соответственно моментами равенства нулю мгновенных значений амплитуд второго и первого сравниваемых напряжений, при этом данный

импульс заполнен импульсами более высокой частоты с выхода генератора 10;

на выходе элемента И 7 - импульсное напряжение из в первом полупериоде сравниваемых напряжений, передний и задний фронты которого определяются соответственно моментами равенства нулю мгновенных значений амплитуд второго и первого сравниваемых напряжений, при этом данный импульс заполнен импульсами с выхода делителя 11 частоты.

Так как частота импульсов, заполняющих импульс на выходе элемента И 6, в два раза больше, чем частота импульсов, заполняющих импульс на выходе элемента И 7, то в момент времени, соответствующий половине длительности импульса на выходе элемента И 7, коды счетчиков 15 и 16 совпадают, и в этот момент времени на выходе компаратора 17 появляется импульс. Этим импульсом триггер 14 возвращается в исходное состояние, из которого он был выведен импульсом с выхода компаратора 1. Таким образом, на выходе триггера 14 формируется импульс U4 напряжения, длительность которого вдвое меньше, чем длительность импульса на выходе элемента И 7.

От импульса с выхода элемента И 4 опрокидывается триггер 13, который возвращается в исходное состояние импульсом с выхода элемента И Б.

Импульсы с выходов триггеров 13 и 14 поступают на входы элементов И 8 и 9. Если импульс, формируемый на выходе триггера 14, короче импульса, сформированного на выходе элемента И 4, то импульс появляется на выходе 21 устройст&а и это свидетельствует о том, что амплитуда первого из сравниваемых напряжения ui(t) больше амплитуды второго из сравниваемых напряжений U2(t). Эта информация на выходе элемента И 8 появляется в момент времени, соответствующий середине второго полупериода второго из сравниваемых напряжений. Если первый из импульсов, сформированных на выходе элементов И 4 и 5, короче импульса, сформированного на выходе триггера 14, то импульс появляется

на выходе 22 устройства. Это свидетельствует о том, что ui(t) меньше U2(t). Таким образом, в зависимости от соотношений амплитуд входных напряжений устройства

информация появляется либо на выходе 21. либо на выходе 22 устройства.

В момент времени, соответствующий спаду второго из импульсов, сформированных на выходах элементов И 4 и 5, триггер

12 возвращается в исходное состояние, от спада импульса с выхода этого триггера срабатывает блок 18 сброса, сбрасывая счетчики 15 и 16.

Формула изобретения

Способ сравнения амплитуд двух переменных напряжений, заключающийся в том, что в первом полупериоде сравниваемых напряжений определяют длительность временного интервала от момента перехода через нулевое значение из отрицательной (положительной) области первого напряжения до момента перехода через нулевое значение из положительной (отрицательной)

области второго напряжения, формируют три импульса, задний фронт первого импульса и передний фронт второго импульсов формируют одновременно в момент равенства мгновенных значений сравниваемых

напряжений во втором полупериоде этих напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности сравнения, длительность третьего импульса устанавливают рае ной

половине длительности указанного временного интервала,передние фронты первого и третьего импульсов формируют в момент перехода через нулевое значение из положительной (отрицательной) области первого напряжения, задний фронт второго импульса формируют в момент перехода через нулевое значение из отрицательной (положительной) области второго напряжения, а о соотношении амплитуд сравниваемых напряжений судят по совпадению во времени третьего импульса только с первым импульсом или с первым и вторым импульсами.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для сравнения напряжений, одинаковых по час тоте и сдвинутых по фазе. Цепь изобретения - повышение быстродействия и достоверности сравнения. Согласно способу в персом полупериоде напряжений определяют длительность т 1 временного интервала от момента перехода через ноль из отрицательной (положительной) области первого напряжени I до с омента перехода через ноль из по- гоиитечьной (отрицательной) области второго напряжения, формирую1 три импульса, задний фронт первого и передний фронт ВТОРОГО ИМП ПьСОВ формируют У МОМенТ pa- пенс isa мшопенных значении напряжений во втором полупериоде Установление длительности третьего импупьсз, равной половине г 1, формирование передних фронтов первого и третьего импульсоа в момент перехода через ноль HJ г о 1жи,тельной (отрицательной) области перы , о напряжения, а чзлне о фронта вгьпс i j импульса в момент перехода через ноль пз лрпц (тепьной (по ложительной) области второю напряжения и определение соотношение С(ивниваомь,х амплитуд по совпадению во времени его импульса только с первым или с первым и вторым импульсами обеспечивают сокращение процесса сравнения до одного периода сравниваемых напряжений 2 ил сл С

/ 8

Ik i

ьь

Фиг.1

tt t,t