Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть ионользовано в самонастраи Бающихся системах (СНС) и для исследования систем автоматического регулироваиия (САР) частотными методами.
При исследовании САР частотными методами и в СНС нужно непрерывно определять модуль и знак фазового сдвига двух сигналов. Как .правило, исследуемые сигналы автоматических систем имеют небольшую частоту (О- 20 гц) и представляют на-пряжение, модулированное частотой (400-1000 гц).
Так как чрезвычайно трудно и сложно разработать непрерывное аналоговое устройство, непрерывно определяющее величину и знак Сдвига фаз медленно изменяющихся сигналов, то для этих целей применяют схемы с промежуточным .преобразованием фазового сдвига во временной интервал.
Известны устройства, работающие на этом принципе и содержащие два измерительных конденсатора, соединенных с общей щиной, выходное реле, источник литания и каналы опорного и контролируемого сигналов. В каждом канале включены последовательно усилитель, фазочувствительный выпрямитель, формирователь импульсов, триггер и реле. Отрицательный полюс источника питания соединен с первым измерительным конденсатором через нормально открытые контакты выходного реле и реле канала опорного сигнала канала, а со вторым через нормально открытый контакт реле канала опорного сигнала и нормалыш замкнутый контакт выходного реле. Существенным недостатком этих устройств является то, что фазовый сдвиг контролируемого сигнала определяется не относительно нуля, а относительно 90° опорного сигнала.
Кроме того измеренное напрялчение выдается в дискретные моменты времени, а не воспроизводится до следующего измерения.
Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит дополнительный триггер,
схему сброса, три дополнительных формирователя }1мпульсов и схему считывания, которая через нормально замкнутые контакты выходного реле соединена с положительным полюсом источника питания и с первым измерительным конденсатором, а через нормально открытый контакт этого же реле соединена с отрицательным полюсом источника питания и со вторым измерительным конденсатором. Схема сброса связана с измерительными конденсаторами и с положительным полюсом источником питания через нормально открытый контакт выходного реле с диодом и с отрицательным иолюсом через нормально замкнутый контакт выходного реле с диодом. Выхочерез первый дополнительный формирователь импульсов и дополнительный триггер к выходному реле, а через нормально открытый контакт реле канала опорного сигнала - к двум другим дополнительным формирователям имлульсов, которые подключены к 1выходу фазочувствительного выпрямителя канала контролируемого сигнала.
На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.
Измеряемые синусоидальные сигналы Xi, Хч, один из которых Xi, принимается опорным, относительно которого определяется фазовый сдвиг Х, в виде напряжений, модулированных частотой 400-1000 гц подаются соответственно на усилители I и 2.
Выход усилителя / соединен последовательно через фазочувствительный выпрямитель 3 и формирователь импульсов 4 с входом триггера 5, нагрузкой которого является обмотка реле 6. Выход усилителя 2 соединен последовательно через фазочувствительный выпрямитель 7, формирователь импульсов 8, пормальпо разомкнутую группу контактов 9 реле 6 с триггером 10, нагрузкой которого является обмотка реле //. Выход фазочувствнтельного выпрямителя 7 через формирователь импульсов 12 и нормально разомкнутую группу контактов 13 реле 6 соединен с одним входом триггера 5, с которым также соединен выход фазочувствительного выпрямителя 4, и через формирователь импульсов 14 н нормально разомкнутую группу контактов 15 реле 6 соединен с другим входом триггера 5. Выход триггера 5 через формирователь импульсов 16 соединеп с двумя входами триггера 17, нагрузкой которого является обмотка реле 18. Измерительный конденсатор 19 соединен через -нормально замкнутые контакты 20, 21 реле 18 и нормально разомкнутую группу контактов 22 реле 6 с напряжением источника питания-t/n и через нормально разомкнутые контакты 23, 24 реле 18 с ;входом схемы считывания 25. Измерительный конденсатор 26 соедине} через нормально разомкнутые контакты 27, 21, реле 18 и нормально разомкнутую группу контактов 22 реле 6 с напряжением источника питания-Ип и через нормально замкнутые контакты 28, 24 реле 18 с входом схемы считывания 25. Конденсаторы 19, 26 соединены со схемой сброса напряжения 29. Отрицательное папряжсние - U,, подается на схему сброса 29 через диод 30 и контакты 31, 32 реле 13, а положительное напряжение + Un через диод 33 и контакты 34, 32 реле 18. Схема считывания 25 соединена через нормально замкнутые контакты 35, 36 реле 18 с напряжением +Un и через нормально разомкнутые контакты 35, 37 реле 18 с напряжением -И-а.
Устройство работает следующим образом.
нала, относительно которого измеряется фазовый сдвиг принимается Xi. На выходе фазочувствительных выпрямителей 3, 7 формируются постоянные ступенчатые напряжения (так как усилители 1 и 2 имеют большой коэффициент усиления), знаки которых соответствуют знакам огибающих входных напряжений усилителей /, 2. (В дальнейшем для простоты описания под изменением величин н полярности входных напряжений или измеряемых сигналов Xi, Xz будем понимать огибающие входных напряжений, пропорциональных Х, Х-2. При изменении поляриости напряжений на выходе фазочувствительных вынрямителей 3, 7 с отрицательного на (Ноложительное на выходах формирователей импульсов 4, 8 формируются положительные импульсы, при изменении напряжения с положительного на отрицательное формируются отрицательные
импульсы. На выходе формирователя импульсов 12 формируется только положительный импульс при изменении полярности выходного напряжения фазочувствительного выпрямителя 7 с отрицательного на полож 1тельное, а
на выходе формирователя импульсов 14 формируется только отрицательный импульс при изменении полярности выходного напряжения фазочувствительного выпрямителя 7 с положительного на отрицательное. Обмотки реле
6, 11 оказываются под током, когда па триггеры 5, 10 поступают отрицательные импульсы. Формирователь импульсов 16 формирует только отрицательиые импульсы каждый раз, когда обесточивается обмотка реле 6. Триггер 17 изменяет свое состояние от каждого отрицательного импульса, поступающего с формирователя импульсов 16, при этом от первого импульса обмотка реле 18 оказывается под током, а от второго - обесточивается и т. д.
В случае, когда контролируемый сигнал Х отстает от опорного в начальный момент при изменении полярности огибающей напряжения, пропорционального Х, на отрицательное
на выходе фазочувствительного выпрямителя 3 появляется отрицательное напряженне, а на выходе формирователя импульсов 4 при этом формируется отрицательный импульс, который неребрасьшает триггер 5 в состояние,
при котором срабатывает реле 6, замыкающее свои контактные группы 9, 13, 15, 22. Конденсатор 19 оказывается подключенным к напряжению-и„ источника питания и начинает заряжатьея. Постоянная времени цепи заряда
выбирается такой, чтобы в течение полуперпода измеряемых сигналов напряжение на конденсаторе возрастало линейно. Затем в момент изменения полярности огибающей напряжения, пропорционального Xz (в рассматриваемом случае оно изменяется с отрицательного на положительное) на выходе формирователя импульсов 12 формируется положительный импульс, который поступает на триггер 5 через замкнутые контакты 13 реле в и
этом обесточивается обмотка реле 6 и размыкаются его контактные груллы 9, 15, 13, 22. Напряжение -V отключается от конденсатора 19. Напряжение, до которого зарядится конденсатор 19, пропорционально сдвигу фаз сигналов Xz и Х, так как на частоте измеряемых сигналов напряжение на конденсаторах нарастает линейно, и, следовательно, замеренный временный интервал нри известной частоте пронорционален фазовому сдвигу, При обесточивании обмотки реле 6 на выходе формирователя имлульсов 16 формируется отрицательный импульс, который иеребрасывает триггер /7 в состояние, при котором срабатывает реле 18. Конденсатор 19 подключается контактами 23, 24 реле 18 к схеме считывания 25, а конденсатор 26 контактами 21, 27 реле 18 через контактную группу 22 реле в (которая iB данный момент разомкнута) - к напряжению заряда -U. Реле 11 дает информацию о знаке - когда его контакты 35, 36 замкнуты, измеряемый сигнал Х отстает от опорного си1гнала Xi, а когда замкнуты контакты 35, 37, тогда сигнал Х- опережает Xi. В качестве схемы считывания 25 может быть применена любая схема с большим входным сопротивлением, выходная величина которой пропорциональна поданному на ее вход напряжению с измерительного конденсатора 19 или 26 (в данном случае с конденсатора 19) и не изменяется в течение периода измеряемого сигнала. Тогда выходная величина схемы считывания 25 пропордиональна величине фазового сдвига, а состояние контактов 35, 36 или 35, 37 реле 18 онределяет знак фазового сдвига.
В случае, когда контролируемый сигнал Хопережает Х, подключение конденсаторов на заряд происходит аналогичным образом, а отключение на первом полупериоде опорного сигнала происходит опять же в момент измеиения полярности контролируемого сигнала, в данном случае с положительного на отрицательиое. При измеиеиии полярности Х на выходе формирователя импульсов 14 формируется отрицательный импульс, перебрасывающий триггер 5 в состояние, при котором обесточивается реле 6, размыкающее при этом свои коптактные группы 9, 13, 15, 22. Измерительный конденсатор 19 или 26 отключается от напряження заряда -(/„ и подключается к схеме считывайия. Отрицательный импульс с формирователя импульсов 8 через замкнутую контактную группу 9 реле 6 перебрасывает триггер 10 в такое состояние, при котором срабатывает реле 11, замыкая контакты 35, 37, которые указывают на то, что сигнал Xz опережает X.
В случае, если измеряемые синусоидальные сигналы Х2, Х представляют ностоянные (не модулированные высокой частотой) напряжения, тогда исключаются усилители и фазочувствительные выпрямители.
Предмет изобретения
Устройство для змерения i запом1И1ания сдвига фаз двух сигналов, содержащее два измерительных конденсатора, соединенных с общей шиной, выходиое реле, 1сточник питаиия и каналы оиорного и контролируемого сигиалов, в каждом канале включены последовательно усилитель, фазочувствительный выпрямитель, формирователь импульсов, триггер и реле, причем отрицательный полюс источника питания соединен с первым из.мерительным конденсатором через нормально открытые контакты выходного реле и реле канала опорного сигнала, а со вторым--через нормально открытый контакг реле канала опорного сигнала и нормально замкнутый контакт выходного реле, отличающеес.ч тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и точности, оно содержит дополнительный триггер, схему сброса, три доиолнительцых формпровптеля импульсов и схему считывания, которая через нормально замкнутые контакты выходного реле соединена с положительным полюсом источника питания и с первым измерительным конденсатором, а через нормально открьгпяй контакт этого же реле соедииеиа с отрицательным полюсом источника питания и со вторым из.мерительным коиденсатором, схема сброса связана с измерительным конденсатором, с положительным полюсом источии а питания через нормально открытый контакт выходного реле с диодом и с отрицательным полюсом через нормально замкнутый контакт выходного реле с диодом, причем выходы триггера канала опорного сигнала подключены через первый доиолиительный формирователь импу 1ьсов и дополнительный триггер к выходному реле, а через иормально открытый контакт реле канала опорного сигнала - к двум другим доиолнительным формирователям импульсов, которые подключены к выходу фазочувствительного выпрямителя канала контролируемого сигнала.
u -и
ш
