НУЛЬ-ОРГАН Советский патент 1973 года по МПК G06F7/02 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано при реализации технических средств автоматики и цифровых измерительных приборов.

Известны нуль-органы, содержащие усилитель-ограничитель, выход которого через фазочувствите.тьный элемент связан с входами двух счетчиков, связанных выходами с логическими схемами, формирующими сигнал управления уравновещиванием.

Однако такие нуль-органы имеют малую помехоустойчивость.

Предложенный нуль-орган отличается тем, что один из выходов фазочуветвительного элемента связан с входом суммирования, а другой выход - с входом вычитания реверсивного счетчика, выходы которого связаны с входами двух пороговых схем, соединенных через схему «ИЛИ и схему задерл-ски с входом реверсивного счетчика. Выходы пороговых схем связаны с выходными щинами нульоргана.

Это позволяет расщирить фуикциональные возможности устройства в части автоматизации выбора оптимального соотношения между быстродействием и точностью.

На фиг. 1 показапа блок-схема нуль-органа; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Нуль-орган содержит усилитель-ограничитель /, выход которого связан с одним из входов фазочуветвительного элемента 2. Другся вход фазочуветвительного элемента связан с входной щиной устройства. Один из выходов фазочувствптельного элемента связан с входом сложения, а другой выход - с входом вычитания реверсивного счетчика 3, выходы которого связаны с входами пороговых схем 4, 5. Выходы пороговых схем 4, 5 связаны с выходными щинами устройства и через последовательно соединенные схему «ИЛИ 6 и схему 7 задержки - с входом реверсивного счетчика.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Сигнал небаланса UTM (фиг. Г) поступает на вход усилителя-ограничителя /, где усиливается и ограничивается таким образом, что па его выходе формируются прямоугольные импульсы, которые поступают на импульсное фазочувствительное устройство 2, на второй вход которого подается ограиичепное и продифферениироваппое паиряжение 6изм. сх. с измерительной схемы. С фазочуветвительного элемента в зависимости от соотношения фаз напряжения небаланса и напряжения с измерительной схемы сигнал поступает на один из входов реверсивного счетчика.

Сравнение входного и уравновешивающего сигналов происходит в фазочувствительном элементе с частотой /„зм. сх. иитания измерительной схемы. Сигнал отклонения системы от положения равновесия поступает с фазочувствительного элемента с частотой /изм. сх. на два входа реверсивного счетчика 3. Причем импульсы, соответствующие отклонению системы в одну сторону (например, сигналы «переком1пенсация), поступают на первый вход реверсивного счетчика, например, суммирования, а импульсы, соответствующие отклонению системы в другую сторону (сигналы «недокомпеисация), поступают на второй вход реверсивного счетчика - вычитания. Если на входе нуль-органа имеются импульсные или другие помехи, то в течение времени сравнения по какому-либо разряду уравновещивающей цепи импульсный фазочувствительный элемент может несколько раз выдать импульс, соответствующий ошибочному сигналу управления уравновещиванием.

Если на входе нуль-органа помехи отсутствуют, то в течение всего времени сравнения измеряемой и уравиовешивающей величии по какому-либо разряду уравновешивающей цепи импульсы с фазочувствительного элемента поступают на один из входов реверсивного счетчика 3, соответствующий правильному сигналу управления уравновещиванием по этому разряду. Через время, которое определяется периодом Тцзм. сх. частоты сравнения и порогом срабатывания пороговых схем 4 или 5, импульс с пороговой схемы 4 или 5 формирует команду «перекомленсация или «недокомпенсация и поступает на схему «ИЛИ 6, которая формирует тактовый импульс коммутации разрядов уравновещивающей цени.

При поступлении команды «перекомиенсация с выхода нуль-оргаиа тактовым импульсом со схемы 6 выключается включенный до этого разряд уравновещивающей цепи и включается следующий разряд; одновременно тактовый импульс со схемы «ИЛИ 6 подается на схему задержки и через время, определяемое этой схемой и требуемое для устранения переходных режимов, устаиавливает реверсивный счетчик в нулевое состояние. После этого происходит уравновещивание схемы но следующему разряду уравновещивающей цепн.

Ра-ссмотрим более подробно работу реверсивного счетчика и пороговых схем. Пусть, например, реверсивный счетчик имеет четыре двоич-вых разряда с весами 2°, 2 2, 2. Выберем значение порога пороговой схемы 4 равным 7, что соответствует поступлению семи импульсов на вход суммирования, т. е. коду 0111, а порог схемы 5 соответствующим нэступлению семи импульсов иа вход вычитания, т. е. коду 1001. Если помеха отсутствует,

то после семи сравие ий излгеряемой и уровновещивающей величин срабатывает одна из пороговых схем, в зависимости от направления разбаланса, и формирует выходной сигнал нуль-органа. Если же имеются помехи и поступают импульсы, соответствующие ощибочному сигналу управления уравиовещиванием, то эти И1мпульсы поступают на другой вход реверсивного счетчика 3. В этом случае

формирование выходного сигнала нуль-органа происходит только тогда, когда по одному из входов реверсивного счетчика поступает число импульсов больщее, чем по другому, на величину установленного порога, равного порогу

срабатывания пороговых схем, т. е. на семь имиульсов больще.

При таком способе управления уравновешиванием общее время измерения увеличивается больше или меньше в зависимости от величины и спектра помех, а нуль-орган выдает сигнал только при определенном превышении уровня достоверного сигнала над ошибочным. Если помехи имеют случайный характер и распределены по нормальному закону, то устройство позволяет выделить полезный сигнал уровень которого лежит даже ниже уровня помех, так как помехи суммируются по среднеквадратичному закону, а сигнал - по линейному при многократных сравиениях измеряемой и уравновещивающей величин.

На фиг. 2 представлена временная диаграмма работы цифрового прибора с предложенным нуль-органом для трех разрядов уравновешивающей цепи. При уравновешивании по

первому из разрядов уравновешивающей цепи помехи отсутствуют и иоступает сигнал «пере.компенсация, по второму разряду поступает сигнал «недокомпенсация, по третьему разряду из-за наличия помех поступают оба вида

сигнала, а общее время уравновещивания автоматически увеличивается. Для случая, изобран енного иа фиг. 2, значение порога пороговых схем 4, 5 выбрано равным пяти.

Предмет изобретения

Нуль-орган, содержащий усилитель-ограничитель, выход которого связан с фазочувствительиым элементом, реверсивный счетчик и логические схемы, отличающийся тем, что, с целью расщнрения его функциональных возможностей, он содержит пороговые схемы и схему задержки, причем один из выходов фазочувствительного элемента связан с входом суммирования, а другой выход - с входом

вычитания реверсивного счетчика, выходы которого связаны с входами пороговых схем, соединенных через схему «ИЛИ и схему задержки с входом реверсивного счетчика, а выходы пороговых схем связаны с выходными

шинами нуль-органа. изм Cf

WM ex г/зм ex я5 t ьЯШШЛЛП Щ UTfinjinJl J

I I L

JL