Измеритель фазового сдвига для фазовых систем автоматического управления Советский патент 1974 года по МПК G01R25/00 

1

Измеритель относится к фазоизмерительной технике.

Известен измеритель фазового сдвига для фазовых систем автоматического регулирования, содержащий два формирователя прямо угольных импульсов, генератор образцовой частоты, инвертор, две схемы совпадения, регистрирующий счетчик и электронный ключ.

Недостатком известного устройства является невозможность получения частотной независимости коэффициента пропорциональности между фазовым сдвигом и показаниями измерителя, а также невысокая точность.

Для получения частотной независимости коэффициента нропорциональности между фазовым сдвигом и показаниями измерителя, расщирения предела измерения, а также получения цифрового и аналогового выхода с учетом знака фазового сдвига предлагаемый измеритель снабжен схемой неравнозначности, включенной между выходом одного формирователя прямоугольных импульсов и входом электронного ключа; делителем частоты, включенным между выходом генератора образцовой частоты и входом второго формирователя, выход которого связан со вторым входом схемы неравнозначности и со входом инвертора; триггером знака фазового сдвига, раздел.ьны,е входы котор.ого подключены к выходам двух схем совпадений, а также снабжен преобразователем «код-аналог, одним входом подключенным к выходу триггера знака, и оперативной памятью, включенной между вторым входом преобразователя «код-аналог и выходами триггера знака через дополнительные схемы совнадення, вторые входы которых связаны со входами нервых схем совпадений.

В предлагаемом измерителе входное возмущение, задаваемое в виде частоты /з. и частота модуляции /о связаны постояиным коэффициентом К, что дает независимость коэффициента нропорциональности между его выходом и фазовым сдвигом. Кроме того, подсоединение раздельных входов триггера знака к выходам двух схем совпадений, а его выходов ко в.ходам преобразователя «код-аналог и двух других схем совпадений позволяет получать знак фазового сдвига в пределах ±2 я эл. рад., а подключение преобразователя «код-аналог через оперативную намять к регистрирующему счетчику дает возможность иметь выходное значение фазового сдвига не только в цифровом виде, но и в аналоговом.

На чертеже приведена блок-схема описываемого измерителя, содержащего формирователи 1, 2 прямоугольных импульсов, инвертор 3, схемы совнадений 4-7, электронный ключ 8, регистрирующий счетчик 9, управляемый генератор 10, делитель 11 частоты, схему неравнозиачпостн 12, триггер знака 13, оперативную память 14 и преобразователь 15 «код-аналог.

Устройство работает следующим образом.

Формирователи 1 и 2 формируют прямоугольные импульсы, длительности которых равны периодам частоты задания f и частоты обработки /обр. Частота задания /:; нолучается делением частоты /о управляемого генератора 10 на коэффициент К делителя 11, а частота обработки поступает из системы автоматического регулирования от частотного датчика. С выхода формирователей 1 и 2 прямоугольные импульсы поступают на схему неравнозначности 12, и на ее выходе получаются импульсы, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу, а частота равна частоте /3. Эти импульсы поступают на один вход электронного ключа 8, а на другой вход его поступают импульсы /о от управляемого генератора. В итоге на выходе электронного ключа получаем модулированные высокой частотой /о импульсы, длительность которых нропорциональна текущему фазовому сдвигу. Эти промодулированные импульсы поступают на вход регистрирующего счетчика 9. Емкость счетчика равна коэффициенту деления делителя П. Тогда в длительность периода fa уложится N импульсов о. равное К, что соответствует максимальному выходному напряжению измерителя фазового сдвига и углу сдвига, равному 2 я. При необходимости изменения частоты /3 изменяем частоту fo. Таким образом, периоду частоты соответствует одпо и то же число импульсов частоты fo, а имепно - К.

Число импульсов Л- , подсчитанное регистрирующим счетчиком 9 сдвига фазы, равно где Го - период частоты модуляции, t - длительность импульса, пропорциональная фазовому сдвигу. Фазовый сдвиг при таком способе измерения равен: - (эл. рад),(2) где Т -период частоты fa. Тогда, подставляя значение т из выражения (1) в выражение (2) и учитывая, что получим Таким образом видно, что число, записанное в регистрирующем счетчике, пропорционально фазовому сдвигу и не зависит от частоты /3. Знак фазового сдвига определяется

443330

с помощью схем совнадений 4 и 5, инвертора 3 и триггера знака 13. Для этого выход формирователя 2 нодключен ко входам схем совпадений 4 и 5, к двум другим входам которых подсоединен выход формирователя 1: к схеме совпадения 5 - непосредственно, а к схеме совпадения 4 - через инвертор 3. В итоге с выходов схем совпадения нолучаем импульсы в зависимости от знака фазового сдвига: при

одном знаке фазового сдвига имнульсы получаем с выхода схемы совпадения 4, при другом - с выхода схемы совпадения 5. Выходы схем совпадения 4 и 5 подключены к раздельным входам триггера знака 13, состояние которого будет онределяться знаком фазового сдвига. Одно нлечо триггера знака 13 подключено к знаковому входу преобразователя «код-аналог. Оба парафазные выходы триггера знака 13

подключены ко входам схем совпадений 6 и 7 соответственно. На два других входа схем совпадений 6 и 7 поступают импульсы с выходов формирователей 2 и I соответственно. В зависимости от знака фазового рассогласования на выходе схем совпадения 6 и 7 появляются импульсы, которые поступают на входы оперативной памяти 14 и переписывают ниформацию из регистрирующего счетчика 9 в оперативную память 14 в прямом или обратиом коде. Это необходимо для преобразования цифровой информации счетчика 9 в аналоговую с учетом зиака. Перенисанная информация из оперативной памяти 14 подается в преобразователь 15, где преобразуется в аналоговую величину с учетом знака.

При необходимости получения измерений в цифровом виде можно снимать информацию со счетчика 9 или с оперативной памяти 14. Предмет изобретения Измеритель фазового сдвига для фазовых систем автоматического управления, содержащий два формирователя нрямоугольных импульсов, инвертор, две схемы совпадения, генератор образцовой частоты, регистрирующий счетчик и электронный ключ, отличающийся тем, что, с целью нолучения частотной независимости коэффициента пропорциональности между фазовым сдвигом и ноказаниями измерителя, цифрового и аналогового выхода с учетом знака фазового сдвига, а также расН1иреиия предела измерения, он снабжен схемой неравнозначности, включенной между выходом одного формирователя прямоугольных импульсов и входом электронного ключа; делителем частоты, включенным между выходом генератора образцовой частоты и входом второго формирователя, выход которого связан со вторым входом схемы неравнозначности и со входом инвертора; триггером знака фазового сдвига, раздельные входы которого подключены к выходам двух схем совпадений, а также снабжен преобразователем «код-аналог, одним входом подключенным к выходу триг5

гера знака, и оперативной памятью, включенной между вторым входом преобразоватеоТЯ «код-аналог и выходами триггера знака че6

рез дополнительные схемы совпадения, вторые входы которых связаны со входами первых схем совпадений.