ЦИФРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

Изобретение касается фазоизмерительной техники и может быть использовано для измерения фазовых углов и фазовых отклонений относительно любого начального угла, а также в системах автоматического регулирования по фазовым координатам.

Известны цифровые фазометры, содержащие автоматические переключатели, фазовые детекторы, сумматоры, преобразователи, реверсивные счетчики и генераторы тактовых импульсов, основанные на периодическом преобразовании сравпиваемых по фазе напряжений. Недостатками этих устройств являются малая точность измерений на высоких частотах и невозможность определения фазовых отклонений относительно начального угла.

Целью изобретения является повышение точности измерений фазовых углов и отклонений фазового сдвига относительно начального угла.

Эта цель достигается тем, что фазометр снабжен распраделителем импульс01В, представляющим собой двухразрядпый двоичный счетчик импульсов, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов и выходы первого триггера соединены с управляющими входами автоматического переключателя и реверсивного счетчика импульсов, регистром с цифровой индикацией, входы которого связаны с выходами многоразрядной импульс2.

но-потенциальиой схемы совпадения, подсоединенной потенциальными входами к кодовым выходам реверсивного счетчика импульсов н импульсными - к пулевому выходу второго триггера распределителя импульсов, цифроаналоговым преобразователем, включепным па выходе регистра и подключеппым выходным зажимом ко входу сумматора напряжений через ключ, управляющий вход которого соединен с выходом потенциальной схемы совпадения, входы которой подключены к нулевому выходу первого и единичному выходу второго триггеров распределителя импульсов и масштабпым блоком с переключаемым коэффицие1ггом передачи, включе1 НЬ м между выходом сумматора анряженнй и входом преобразователя напряжения в число импульсов и подсоединенным управляющим входом к нулевому выходу второго триггера расиределителя импульсов.

Кроме того, с целью обеспечения следящего режима измерения, устройство снабжено двумя триггерами, счетный вход первого из которых через тумблер соединеп с единичным выходом второго триггера распределителя импульсов, единичный выход его связан с единичным входом второго нз них, а единичный выход последнего подключен к единичному входу второго триггера распределителя импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого цифрового дифференциального фазометра.

Устройство содерлсит автоматический переключатель 1, фазовый детектор 2, сумматор напряжений 5, масштабный блок 4 с переключаемым коэффициентом передачи, преобразователь 5 напряжения в число импульсов, реверсивиый счетчик 6 импульсов с цифровой индикацией 7. Кодовые выходы реверсивного счетчика 6 импульсов через многоразрядную импульсно-потенциальную схему совпадения 8 соединены с регистром 9, на выходе которого включены блок индикации 10 и цифроаналоговый преобразователь U. Выходной зажим цифро-аналогового преобразователя через ключ 12, управляемый выходи)1м сигналом потенциальной схемы совпадения 13, подключен ко второму входу сумматора напряжений 3. Работу всего устройства синхронизирует генератор 14 тактО|Вых импульсов с помощью распределителя импульсов У5, состоящего из триггеров 16 и /7, включенных по схеме двоичного счетчика. Для блокировки переключения триггера /7 имеется ту.мблер 18 и триггеры 19 и 20.

На одии вход фазового детектора 2 непрерывно подается одно из сравниваемых по фазе паиряжений U. На второй вход через автоматический переключатель / поочередно воздействуют оба напряжения (У и Фазовый детектор 2 преобразует фазовый сдвиг меладу подаваемыми на его вход напряжениями в пропорциональное напряжение постоянного тока. Такой детектор содержит обычно триггерную схему или схему совпадения и фильтр нижних частот для выделения среднего значения их выходного напряжения.

8результате разность выходных напряжений фазового детектора 2 в соседние такты коммутации пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу и не зависит от неидентичности фазовых характеристик преобразовательных каналов фазового детектора.

Цикл измерения состоит из четырех тактов. К началу цикла оба триггера распределителя импульсов /5 паходятся в ед ничном положении, реверсивный счетчик 6 и регистр

9- в нулевом. С приходом первого импульса от генератора тактовых импульсов 14 оба триггера распределителя импульсов 15 переходят в нулевое положение. При этом автоматический переключатель / подключает ко второму входу фазового детектора 2 напряжение Hz, реверсивный счетчик 6 переводится в режим сложения, и в масштабном блоке устанавливается коэффициент передачи К. На входе преобразователя 5 напрял-сеиия в число импульсов устанавливается напрял ение 6 /CiS (ф .-f ip), где 5i - крутизна преобразованця фазового детектора;

и 4ср - соответственно измеряемый фазовый угол и ДОПО.ЧИИТеЛЬНЫЙ, обхСЛОВЛСИПЫЙ

пеидентичиостью характеристик каналов фазового детектора 2.

Тот же импульс, но с некоторой задерл кой (на чертеже не показана), запускает преобразователь 5 напряжения в чи1сло импульсов и число импульсов () фиксируется в реверсивном счетчике импульсов (здесь 52 - крутизна преобразователя 5).

Второй импульс генератора 14 приводит триггер 16 в единичное положение. Нри этом ко второму входу фазового детектора подключается напряжение U, а счетчик 6 переводится в режим вычитания. Происходит преобразование выходного напряжения фазового детектора 2 (U KiSi p) аналогично первому такту. К концу второго такта в счетчике

6 содержится код N--n-п KiSiS2 P, (результат грубого измерения).

С приходом третьего импульса от генератора 14 триггер 16 переходит в нулевое положение, а /7 - Б единичное. Перепад напряжения с пулевого выхода триггера /7 воздействует на импульсный вход схемы совпадения 8 и .масштабного блока 4. При этом код Al переписывается из счетчика 6 в регистр 9, после чего счетчик 6 сбрасывается в нуль, а в масштабном блоке устанавливается коэффициент передачи KziKz Ki). Код, переписанный в регистр 9, индицируется в блоке индикации 10 и преобразуется в напряжение UK , цифро-аналоговым преобразователем //. Здесь а у -т;крутизна преобра;Л|Оз

зования цифро-аналогового преобразователя 11. Поскольку в этом такте сигналы с пулевого выхода триггера 16 и единичного выхода триггера 17 совпадают, то схема совпадения выдает напряжение, открывающее ключ 12, и выходное напряжение U,. цифроаналогового преобразователя // подается на второй вход сумматора папрял ений 3.

Полярность его выбрана противоположной полярности выходного напряжения фазового детектора 2. На входе преобразователя 5 устанавливается напряжение U K.-2,.- - Ф гр , где Ртр результат грубого измерения. Это напрял ;ение преобразуется в число импульсов rt /C2Si52(x - ), которые подсчитываются реверсивным счетчиком 6.

Четвертый имнульс генератора 14 устанавливает триггер 16 в единичное состояние. При этом ключ 12 отключает выход цифроаналогового преобразователя 11 от сумматора 3, и происходит преобразование, аиалогичпое второму такту (n KzSiS p). К концу четвертого такта в реверсивном счетчике зафиксируется .код -я /CiSiSs ((f,,.- rp). Отсчет производится по блоку индикации 10 (основная часть угла) и 7 (остаток или отклонение). Коэффициент передачи масштабного блока К-2 выбирается таким образом, чтобы наиболее полно использовалась разрядность реверсивного счетчика импульсов 6.

В следящем режиме работы замыкают тумблер /5. При этом первый импульс переполнения распределителя импульсов 15 переводит триггер 19 в единичное состояние. Первый цикл измерения происходит описанным выше способом. Второй импульс переполнения распределителя импульсов переводит триггер 19 в нулевое положение, который в свою очередь устанавливает триггер 20 в единицу. Выход триггера 20 фиксирует триггер 17 в единичном положении, и дальнейшие измерения происходят в два такта.

Предмет изобретения

1. Цифровой дифференциальный фазометр, содержащий автоматический переключатель, последовательно соединенные фазовый детектор, сумматор натфяжений, преобразователь напряжения в число импульсов и реверсивный счетчик импульсов с цифровой индикацией, а также генератор тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых углов и отклонении фазового сдвига относительно начального угла, он снабжен масштабным блоком, электронным ключом, цифро-аналоговым преобразователем, регистром с цифровой индикацией, потенциальной и многоразрядной импульсно-потенциальной схемами совпадений и распределителем импульсов, 1выполненным из двух триггеров по схеме двоичного счета, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, выходы первого триггера соединены с управляющими входами автоматического переключателя и реверсивного счепчика импульсов, а (выходы второго триггера соединены с потенциальными входами схем соаиадения и управляющим входом масштабного блока, вход регистра с цифровой индикацией подключен к выходу многоразрядной импульсно-потенциальной схемы совпадения, подсоединенной импульсными входами к кодовым выходам реверсивного счетчика, выход регистра соединен через цифро-аналоговый преобразователь с входом электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом потенциальной схемы совпадения, а

выход ключа присоединен к другому входу сумматора напряжений, при этом масштабный блок с переключаемым коэффициентом передачи включен между выходом сумматора напряжений и входом преобразователя напряженин в число импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения следящего режима

измерений, оно снабжено тумблером и двумя дополнительными триггерами, счетный 1вход первого из которых через тумблер соединен с единичным выходом второго триггера распределителя импульсов, его единичный выход

подключен к единичному входу (второго, а единичный выход последнего соединен с единичным входом второго триггера распределителя ИМПУЛЬСОВ.

.1.