Цифровой фазометр для измерения мгновенных значений Советский патент 1991 года по МПК G01R25/08 

Щиг.1

Изобретение относится к информационно-преобразовательной и измерительной технике и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и управления с фазовыми сигналами первичных преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности измерения мгновенного значения сдвига фаз.

На фиг. 1 представлена структурная схема фазометра; на фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временная диаграмма работы блока управления и фазометра; на фиг. 4 - структурная схема управляемого делителя частоты.

Выходы формирователей 1 и 2 подключены, соответственно, к первому и второму входам блока 3 управления, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно элементов И 4 и 5, вторые входы которых подключены к выходу генератора 6 сигналов опорной частоты, выход элемента И 4 соединен с первым входом управляемого делителя 7 частоты, первый выход которого подключен к первому входу первого счетчика 8, выход которого подключен к третьему входу блока 3, четвертый выход которогоо соединен со вторым входом счетчика 8, третий вход которогоо соединен со вторым выходом управляемого делителя 7, третий вход которого соединен с выходом делителя 9 частоты, вход которого соединен с выходом элемента И 5 и с первым входом второго счетчика 10, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 3, со вторым входом управляемого делителя 7.

Блок 3 управления содержит элементы И 11 и 12, являющиеся первым и вторым входами блока 3. Выход элемента И 11 соединен с первым входом элемента ИЛИ 13. и с первым входом пятого элемента И 14, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 12 и со вторым входом элемента ИЛИ 13, выход которого подклю- эн к входу третьего формирователя 15, выход которого является третьим (выход д) выходом блока 3 и соединен с первым S-вхо- дом первого триггера 16, единичный выход которого является первым (выход в) выходом блока 3. Выход пятого элемента И 14 соединен с входами четвертого и пятого формирователей 17 и 18. Выход формирователя 17 является четвертым выходом (выход б) блока 3, выход формирователя 18 подключен к второму R-входу триггера 16 и к первому S входу второго триггера 19, единичный выход которого является вторым (выход г) выходом блока 3, третий вход которого соединен с входом дешифратора 20,

выход которого (выход а) подключен к второму R-входу триггера 19, нулевой выход которого соединен со вторыми входами элементов И 11 и 12.

Управляемый делитель 7 частоты содержит управляющий счетчик 21, кодовый выход которого является вторым выходом делителя 7 и соединен с первыми входами групп элементов И 22, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 23, выход которого является первым выходом делителя 7, второй вход которого соединен с входом установки в нуль счетчика 21, а третий вход делителя 7 соединен с входом второго

управляющего счетчика 24, кодовый выход которого соединен со вторыми входами группы элементов И 22.

Фазометр работает следующим образом.

Формирователи 1 и 2 вырабатывают из

входных сигналов устройства UBxi и Uax2 последовательности прямоугольных импульсов с длительностью Т и периодом 2Т (Т - период входных сигналов). Триггеры 16

и 19 блока 3 в исходном положении Т0 находятся в нулевом состоянии (фиг. Зв, г). Элементы И 11 и 12 открыты и выходные сигналы Ui, U2 с формирователей 1 и 2 поступают на входы элемента ИЛИ 13, где происходит их логическое суммирование (фиг. Зе) и на входы элемента И 14, где эти сигналы логически умножаются (фиг. Зж). Формирователь 15 по положительному фронту сигнала е с выхода элемента ИЛИ 13 формирует

импульс (фиг. Зд), обнуляющий счетчик 10 и управляющий счетчик 21.

Одновременно импульс с формирователя 15 поступает на S-вход триггера 16, кото- рый открывает элемент И 4 (фиг. Зв),и

импульсы РОЧ опорной частоты с генератора 6 начинают поступать на первый вход делителя 7. являющийся тактовым входом счетчика 21, где происходит суммирование импульсов РОЧ. Через интервал времени т,

пропорциональный сдвигу фаз, формирователь 17 по положительному фронту сигнала с выхода элемента И 14 (фиг, Зж) формирует импульс (фиг. 36), поступающий на второй вход (вход разрешения установки) счетчика 8; в который со второго выхода делителя 7

переписывается содержимое счетчика 21 на данный момент времени. Таким образом, в счетчике 8 формируется код NT Роч т. По отрицательному фронту сигнала с выхода элемента И 14 (фиг. Зж) формирователь 18

формирует импульс, поступающий на R- вход триггера 16. Элемент И 4 закрывается и в счетчике 21 формируется код NT РОЧ -Т, пропорциональный периоду входных сигналов (фиг. Зж, в). Одновременно импульс с выхода формирователя 18 поступает на S- вход триггера 19. который закрывает входные элементы И 11 и 12 и открывает элемент И 5 (фиг. Зг). Импульсы опорной частоты Р0ч поступают на первый (тактовый) вход счетчика 10 и через делитель 9 частоты - на третий вход делителя 7, в результате чего с первого выхода делителя 7 начинают посту. ri FOH NT пать импульсы частотой f -п- -г-j- , где

1ч IMm

К - коэффициент деления делителя 9 частоты. Mm - постоянная делителя 7 частоты. Импульсы f поступают на первый (тактовый) вход счетчика 8, где они вычитаются из кода N в течение времени

Mr К Mm Nr Km ТИ- -р- роц , NT-Fo4Pпропорционального значению фазового сдвига, По окончании Ти счетчик 8 обнуляется. Обнуление счетчика 8 фиксируется дешифратором 20. На R-вход триггера 19 поступает сигнал, устанавливающий его в нулевое состояние. Одновременно элемент И 5 закрывается, при этом в счетчике 10 формируется код Ny, Р0ч Ти Кт р, пропорциональный значению сдвига фаз входных сигналов,

Таким образом, по сравнению с прототипом, настоящее устройство позволяет существенно повысить точность измерения мгновенного значения сдвига фаз.

Формула изобретения

1. Цифровой фазометр для измерения мгновенных значений, содержащий первый и второй формирователи, входы которых являются входами цифрового фазометра, первый и второй счетчики, делитель частоты, управляемый делитель частоты, первый и второй элементы И, генератор сигналов опорной частоты, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого.соединен с первым входом управляемого делителя частоты, а выход последнего соединен с входом первого счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок управления, входами соединенный

с выходами первого и второго формирователей, выход генератора сигналов опорной частоты соединен с первым входом второго элемента И, а вторые входы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления, выход второго элемента И соединен с входами делителя частоты и второго счетчика, управляющий вход которого соединен с третьим

выходом блока управления и управляющим входом управляемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, второй выход - с вычитающим входом счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока управления, четвертый выход которого соединен с входом установки первого счетчика.

2. Фазометр по п. 1,отличающий- с я тем, что блок управления содержит третий, четвертый и пятый элементы И, элемент ИЛИ, третий, четвертый и пятый формирователи, два триггера и дешифратор, при этом первые входы третьего и четвертого элементов И являются соответственно первым и вторым входами блока управления, выход третьего элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого

элемента И и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу третьего формирователя, выход которого является третьим выходом блока управления и соединен с первым входом первого

триггера, прямой выход которого является первым выходом блока управления, выход пятого элемента И соединен с входами третьего и четвертого формирователей, причем выход четвертого формирователя является четвертым выходом блока управления, выход пятого формирователя подключен к . второму входу первого триггера и к первому входу второго триггера, прямой выход которого является вторым выходом блока управления, третий вход которого соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к второму входу второго триггера, инверсный выход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И.

о

Блон у/гро8- S7eHt/ff

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительной технике. Цель - повышение точности измерений. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, блок 3 управления, элементы И 4 и 5, генератор 6 сигналов опорной частоты, управляемый делитель 7 частоты, счетчик 8, делитель 9 частоты и счетчик 10. Цель достигается за счет уменьшения погрешности двоичных умножителей и устранения преобразования кода в частоту следования импульсов. 1 з.п.ф-лы. 4 ил.

i

-

r

0

2

ЛЛЛ.ЛЛ.

.J

./

1

-

f-