Устройство для измерения сдвига фаз Советский патент 1992 года по МПК G01R25/08 

Изобретение может быть использовано в автоматизированных информационно-из; мерительных системах для измерения фазового сдвига электрических колебаний.

Известно устройство для измерения сдвига фаз.

Однако оно обладает низким быстродействием и точностью.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения сдвига фаз, содержащие два формирователя, триггер, генератор, делитель, три счетчика, два одновибратора, четыре элемента И и элемент ИЛИ-НЕ.

Однако в счетчик результата записывается лишний импульс. Время вывода информации при измерении сдвига фаз. близких к 180° или 360°, очень мало, т.е. идет замер сдвига фаз, а затем сразу сброс результата измерения, что может затру):|нить вывод информации. Кроме этого, устройство излишне сложно, так как содержит делитель.

Цель изобретения - расширение области применения за счет исключения записи лишнего импульса, увеличения минимального времени вывода информации и упрощения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сдвига фаз, содержащее первый формирователь, вход которого является входом опорного сигнала, а выход соединен с С-входом триггера, первым входом первой схемы ИЛИ и входом второго одновибраторз, выход которого соединен первыми входами первой и аторой схем 1А. Второй вход второй схемы И соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с вторым входом первой схемы И, выходом второго формирователя, вход которого является входом мсследуе.чого сигнала, и входом первого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с Rвходом триггера, инверсный выход которого соединен с входом установки в единицу первого счетчика и первым входом второй схемы ИЛИ, выход которой соединен с Rвходом второго счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом генератора, информационные входы - с выходами первого счетчика, а выход Перенос с суммирующим входом третьего счетчика, Rвход которого соединен с выходом первой схемы И, вход предустановки с выходом второй схемы И, а выходы являются выходом устройства, введены многовходовая схема И и схема ИЛИ, при этом один из входов схемы И соединен с выходом первого формирователя.остальные - соответствующим образом с выходами второг о

счетчика, а выход - с вычитающим входом первого счетчика и вторым входом второй схемы ИЛИ. Первый вход схемы ИЛИ соединен с выходом второго одновибрвтора, егорой вход с выходом Перенос второго счетчика, а выход - с входом предустановки второго счетчика.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое устройство, для измерения сдвига фаз, отличается от известного тем, что в него введена многовходовая схема И и схема ИЛИ, соответствующим образом соединенные со счетчиками устройства-прототипа, а делитель частоты исключен, а также изменены связи между элементами устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователи 1 и 2, триггер 3, инвертор 4, одновибраторы 5 и 6, элементы И 7-9, элементы ИЛИ 10-12, генератор 13, счетчики 14-16.

При этом вход опорного сигнала через формирователь 1 соединен с С-входом триггера 3, первым выходом элемента ИЛИ 10, входом одновибратора 6 и одним из входов элемента И 9. Остальные входы элемента И 9 соединены с выходами счетчика 15 таким образом, чтобы обеспечить необходимый коэффициент деления, выход элемента И 9 соединен с вычитающим входом счетчика 14 и вторым входом элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера 3 и С-входом счетчика 14, а выход с R-входом счётчика 15. информационные входы которого поразрядно соединены с 8Ь ходами счетчика 14. Суммирующий вход соединен с выходом генератора 13, выход перенос соединен с вторым входом элемента ИЛИ 12 и суммирующим, входом счетчика 16, первый вход которого соединен с первыми входами элементов И 7 и 8 и выходом одновибратора 6, а выход - с входом предустановки счетчика 15.

Вход измеряемого сигнала через формирователь 2 соединен с входом инвертора 4. вторым входом элемента И 7 и входом одновибратора 5, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10. Выход элемента И 8 соединен с входом предустановки счетчика 16. Выход элемента И 7 соединен с R-входом счетчика 16, выходы которого являются выходом устройства. Вход синхронизации устройства соединен с D-входом триггера 3.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии разрешающего уровня на входе синхронизации устройства триггер 3 находится в нулевом состоянии. Уровень

Г с инверсного выхода, поступая на С-вход счетчика 14, устанавливает его в единичное состояние, проходя через элемент ИЛИ 11 на R-вход счетчика 15, устанавливает его в состояние О, импульсы с генератора 13, поступающие на суммирующий вход счетчика 15, не меняют его состояние. При поступлении на вход синхронизации устройства разрешающего уровня по первому же переходу через О опорного сигнала Снизу-вверх, преобразованного формирователем 1 в однополярные импульсы длительностью в полпериода колебания, триггер 3 устанавливается в 1.

Уровень О с инверсного выхода триггера 3, поступая на С-вход счетчика 14, разрешает его работу. Уровни О на обоих входах элемента ИЛИ 11 дают на его выходе уровень О, который, поступая на R-вход счетчика 15, разрешает его работу. Импульсы с генератора 13, посту 1ая на вход счетчика 15. увеличивают его код, когда код в счетчике 15 станет равным необходимому коэффициенту деления, на всех входах элемента И 9 будет уровень 1, который даст на его выходе также уровень 1, который, поступая на вычитающий вход счетчика 14, уменьшает его код на единицу, проходя через элемент ИЛИ 11 на R-вход счетчика 15, обнуляет его и т.д. в течение полупериода опорного сигнала. При переходе опорного сигнала через Сверху-вниз уровень О с выхода формирователя 1, поступая на один из входов элемент И 9, блокирует его,деление на заданное число прекращается. Перепадом из уровня 1 в О с выхода форм чрователя 1 запускается одновибратора 6, на выходе которого формируется единичный импульс, который, поступая на первый вход элемент ИЛИ 12, проходит через него на V-вход счетчика 15, записывает в него код со счетчика 14, равный N С - No,5 т. где С - объем счетчика 14 и 15; No,5 т - количество импульсов, прошедших на вычитающий вход счетчика 14 за время полупериода опорного сигнала.

Одновременно импульс с одновибратора 6 поступает на первые входы элементов И 7 и 8. Если сдвиг фаз меньше 180°, то на выходе формирователя 2 уровень 1 и импульс проходит через элемент И 7 на R-вход счетчика 16, обнуляя его. Если сдвиг фаз больше 180, то на выходе формирователя 2 уровень О, который, поступая на инвертор 4, дает на его выходе уровень 1, разрешающий прохождение импульса с одновибратора 6 через элемент И 8, который, поступая на счетчика 16, записывает в него код 180 или л.

При поступлении на вход счетчика 15 No,5 т импульсов на его выходе Перенос появится импульс, который, поступая на -суммирующий вход счетчика 16. записывается в него, проходя через элемент ИЛИ 12, Проходит через него на V-вход счетчика 15, вновь записывая в него код N С - No.s т и т.д.

при переходе через нуль в любом направлении измеряемого сигнала фронтом сигнала с формирователя 2 одновибратор 5 формирует короткий нулевой импульс, который, поступая на второй вход элемента ИЛИ 10, проходит через него, так как на его первом входе уровень О с выхода формирователя 1, и, поступая на R-вход триггера 3, устанавливает его в нуль. Уровень 1 с инверсного выхода триггера, поступая на Свход счетчика 14, устанавливает его в единичное состояние, проходя через элемент ИЛИ 11. поступает на R-вход счетчика 15 и устанавливает его в нулевое состояние. Процесс измерения окончен. В счетчике 16 будет записан код. численно равный сдвигу фаз в градусах или радианах в зависимости оттого, какие выходы счетчика 15 будут соединены с входом элемента И 9. Информация Б счетчике 16 будет храниться до следующего перехода опорного сигнала через нуль Сверху-вниз, т.е. минимальное время хранения информации будет равно 0,5 Т, где Т - период исследования импульсов.

Формула изобретения Устройство для измерения сдвига фаз, содержащее первь1й формирователь, выход которого соединен с С-входом триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, второй формирователь, выход которого соединен с входами первого одновибратора и инвертора, второй одновибратор. два элемента И, три счетчика и генератор импульсов, выходы первого счетчика соединены с информационными входами второго счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом третьего счетчика, Rвход которого соединен с выходом первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены многовходовой элемент И и два элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого одновибратора, а выход - с R-входом tpиггера, D-вход которого соединен с входом синхронизации, а выходе С-входом первого счетчи.ка и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом многовходового элемента И и вычитающи.м входом первого счетчика, а выход - с

7 17092358

R-входом второго счетчика, суммирующийсоответственно с входом и выходом инвервход которого соединен с выходом генера-тора, а выход второго элемента И соединен

тора импульсов, а V-вход - с выходом треть-с V-входом третьего счетчика, при этом вхоего элемента ИЛИ, первый вход которогоды многовходового элемента И соединены

соединен с выходом второго одновибратора5 соответственно с выходами первого формии первыми входами первого и второго эле-рователя и информационными выходами

ментов И вторые входы которых соединенывторого счетчика.

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах. Цель изобретения - расширение области применения. Устройство содержит формирователи 1 и 2, триггер 3. инвертор 4, одновибраторы 5 и 6. элементы И 7-9, элементы ИЛИ 10-12, генератор 13 и счетчики 14-16. 1 ил.VIОо го ы ел