Амплитудно-дифференциальный нуль-орган Советский патент 1979 года по МПК G01R19/02 

(54) АМПЛИТУДНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЯ НУЛЬ-ОРГАН

Изобретение относится.к электроизмерительной технике и может быть использовано в мостах и компенсаторах переменного тока.

Известен амплитудно-дифференциальный нуль-орган, содержащий два согласующих устройства, выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора, и три усилителяограничителя , выходы которых соединены с входами элемента И 1.

Однако этот нуль-орган имеет трехканальную структуру, обусловленную необходимостью иск.шочения неоднозначности информации. Кроме того, в нем из двух сравниваемых дополнительных сигналов только один изменяет свою величину при изменении соотнсяыения амплитуд сравниваемых гармонических сигналов, что снижает чувствительность i

Известны амплитудно-дифференциальные нуль-органы, содержащие два согласующих устройства, компаратор, два усилителя-огпаничителя, элемент ЗАПРЕТ, интегратор и элемент И 12.

Недостатком этого нуль-органа является уменьшение чувствительности и соответственно точности сравнения

гармонических сигналов по амплитуде при изменении фазового сдвига мзжду сравниваемыми сигналами, которое особенно проявляется при фазовых сдвигах от +Я/2 до + 3 .1Г/2 (от - Й/2 до - 3 It/2).

Цель изобретения - повыш(гние точности сравнения гармонических сигналов по амплитуде и исключение неоднозначности информации.

Дня этого в предлагаемое устройство, содержащее два согласующих устройства, выход одного из которых подключен к одному из входов ком5паратора и через усилитель-ограничитель - к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с одним из входов интегратора, инверсный вход элемента ЗАПРЕТ подключен;

0 к одному из входов элемента И и к выходу компаратора, второй вход которого соединен через усилительограничитель со вторым входом эле5 мента И, выход KOTopoio подсоединен ко второму входу интегратора, введены блок управления и управляекый инвертор, причем выход второго согласующего устройства соединен с одним из входов блока управления и информационным входом управляемого инвертора, подключенного выходом к входу второго усилителя-ограничителя и второму входу компаратора, управляющий вход управляемого инвертора подсоединен к одному из выходов бло ка управления, второй выход которог подключен к управляющему входу интег ратора, второй вход управляемого инвертора соединен с выходсм первого усилителя-ограничителя. При этом блок управления может содержать формирователь импульсов, четыре элемента И, КЗ-триггер, два элемента ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ И два .Т-триггера, причем один иэ входов блока управления соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам PSтриггера, инверсным входом первого и второго элементов ЗАПРЕТ и входам первого элемента ИЛИ/ выходы элементов ЗАПРЕТ подключены через вто рой элемент ИЛИ к одному иэ входов четвертого элемента И, выход которого соединен со счетньм входсм одн из Т-триггеров, прямой выход котор го соединен са счетным входом второ го Т-триггера, выход первого элемента ИЛИ подключен через третий элемент И k третьему входу второго элемента ИЛИ, инверсный выход первого Т-триггера подключен ко втором входу третьего элемента И, а инверс ный выход второго Т-триггера соединен со вторым входом четвертого эле мента И, выход Я5-триггера и пря мой выход второго Т-триггера подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно. Да фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого нуль-ор на, на фиг. 2 - функциональная схе ма блока управления; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу нуль-органа (соответствуют случаю. совпсщения момента начала измерения с отрицательной полуволно сигнала V, ); на фиг. 4 - временные 1Шаграммы, поясняющие работу устрой ства, момент начала измерения совпа дает с положительной полуволной сигнала V ) , на фиг. 5 - графики за висимости точности сравнения гармонических сигналов по амплитуде от Фазового сдвига между ними. Нуль-орган содержит согласующие устройства 1 и 2, компаратор 3, пе вый усилитель-ограничитель 4, элемент ЗАПРЕТ 5, интегратор б, элеме И 7, второй усилитель - ограничител 8, блок управления 9 и управляемы инвертор 10 . Блок управления содержит формирователь импульсов 11, элементы И 12-15, RS-триггер 16, элементы ЗАПРЕТ 17 и 18, элементы ИЛИ 19 и 20, два Т-триггера 21 и 22. Гармонический сигнал V через согласующее устроство 1 (см.фиг.За и фиг.4 а) поступает параллельно на, один из входов компаратора 3 и на вход усилителя-ограничителя 4, сигнал с выхода которого (см. фиг.3 в и фиг. 4 в) одновременно подается на прямой вход элемента ЗАПРЕТ 5 и , на первый вход блока управления 9, т.е. на первые входы элементов И 12 и 13. Гармонический сигнал .V через согласующее устройство 2 (см.фиг.За и фиг. 4 а) одновременно поступает на информационный вход управляемого инвертора 10 и на второй вход блока управления 9, т.е. на вход формирователя импульсов 11, который вырабатывает короткий импульс на первом выходе (см. фиг. 3 с и фиг.4 с) в момент достижения входным сигналом максимального значения, а на втором выходе (см.фиг. 3 d и фиг.4d)в момент достижения минимального значения. Сигналы с выходов формирователя импульсов 11 одновременно поступают на вторые входы элементов И 12 и 13, а также на прямые входы элементов ЗАПРЕТ 17 и 18. Сигналы с выходов элементов И 12 и 13 (см. фиг. 3 е и f и фиг.4 е и f ) одновременно подаются на первый и второй входы RS-триггера 16, входы элемента ИЛИ 19 и инверсные входы элементов ЗАПРЕТ 17 и 18. Сигналы с выходов последних (см.фиг.З о и р и фиг. 4 о и р) поступают на входы элемента ИЛИ 20. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 13 (см. фиг. 3т и фиг. 4 т) подается на один из входов элемента И 14, на второй вход которого поступает сигнал с инверсного выхода Т-триггера 21 (см. фиг.ЗЬ и .фиг.4 t ), т.е. импульсы с выхода элемента И 14 (см. фиг. 3 п и фиг. 4 п) поступают на один из входов элемента ИЛИ 20 только в тс случае, когда Т-триггер 21 находится в нулевом состоянии. Когда ближайшее от начал измерения амплитудное значение сигнала V является отрицательным (см. фиг. За), первый импульс с выхода элемента ИЛИ 19 (см. фиг. За) через элемент И 14 не передается (см. фиг. Зп). А если ближайшее, от начала измерения амплитудное значение сигнала Vj является положительным (см. фиг. 4 а), то первый импульс с выхода элемента ИЛИ 19 (см. фиг. 4 т), проходит через элемент И 14 (см. фиг. 4 п) на один из входов элемента ИЛИ 20, что позволяет сократить время ожидания начала сравнения гармонических сиг1налов V и. Vg по амплитуде. С выхода элемента ИЛИ 20 сигнал (см. фиг. 3 q и фиг, 4 q) подаетс на один из входов элемента И 14, на второй вход которого поступает сигНсШ с инверсного выхода Т-триггера 21 {см, фиг. 3 V и фиг,. 4 V) , Поэтому с выхода элемента И 14 на вхо счетчика, состоящего из т-триггеро 21 и 22, за время измерения могут поступить только два имгтульса (см. фиг. Зги фиг.4 г ) . Счетчик к началу и-змэрения должен бьать сброше т.е. с прялшх выходов Т-тркггероз и снимается сигнал вязкого уровня (см фиг. 3 SHU, фиг. 4 S и U ). С приходом первого импульса с выхода элемента И 14 (см. фиг, 3 г и фиг. 4г ) i: триггер 21 перебрасывается в единичное состояние, и сигнал с его г. выхода (см. фиг.3s и фиг. 4 S ) поступает на вход Т-триггера 22. С приходом вто™ рого импульса с выхода элемента И 1 (см. фиг. Зг и фиг. 4 г ) Т-триг.геР 21 перебрасывается в нулевое со тояние (см. фиг. 3 9 и фиг. 4s) а Т-триггер 22 - в едини шое (см, фиг, 3 и и фиг. 4 у ), и сиг нал с его прямого выхода поступает н- управляюпе й вход интегратора 6. В случае фазового сдвига между cpaBHHaciHi-si.rK гармон55ческими сигнал Уц и V, HaK::jH%s,erocs з пределах от - ,.1t/2 до + -ti/ см. 5)у:т, 3 а и фиг. 4 а) , бляхлайишй от качала отсчета импульс с выхода элемента И 1 (см. фиг. 3 а, е и фиг. 4 а е) устанавливает RS-триггер 21 в еди ничное состояние (см, фиг. 3 а, g и фиг. 4 а, g), а в случае фазового сдвига между Vj и Уд в пределах J2/2 до 3 1t/2 (см.фиг. 3 Б и фиг. 4 в) ближайший от начала отсчета импульс с выхода элемента И 13 (см. фиг. 3 Ь f и фиг. 4 Ь, f) устанавливает КЗтриггер 16 в нулевое состояние (см. фиг. 3 Ь, g и фиг. 4 Ь, g) . Сигнал с прямого выхода RS-триггер подается на управляющий вход управляемого инвертора 10, который инвертирует гармонический сигнал Vg (см. фиг. 3 h и фиг. 4 h), пода Баемый на его информационный вход, при наличии сигнала низкого уровня с выхода RS-триггера и передает неинвертированный входной сигнал (см. фиг. 3 h , и фиг. 4 h), если RS-триггер 16 находится в единичном состоянии. Сигнал с выхода управляемого инвертора 10 инвертирован (см.фиг, 3 h и фиг. 4 h) , если КБ-тркгг-ер 16 находится в ел тничном состоянии. Сигнал с выхода управляемого инвертора 10 (см. фиг. 3 h и фнг.4Ь) одновременно подается на второй вход компаратора 3 и на вход усилителяограничителя 8, с выхода которого сигнал (см, (Ьиг, 3 1 и фиг. 4 i) поступает на один из входов элемента И 7, на второй вход которого подается сигнал с выхода компаратора 3 (см, фиг. 3 j и фиг. 4 J). Кроме того, сигнап с выхода компаратора 3 одновременно поступает -и на инверсный вход ЗАПРЕТ 5, с выхода которого сигнал (см. фиг. 3 к и фиг. 4 к) подается на один из информационных входов интегратора 6, на второй информационный вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 7 (см. Фиг. 3 строка ,1 и фиг.435) , Уровень сигнала на выходе интегратора 6 (см,фиг. 3 W и фиг. 4 w) остается неизменным при подаче на его управляю цнй вход сигнала низкого уровня (см. фиг. ЗУ и фиг. 4и ) и пропорционален разности длительностей сигналовJ подаваемых на его информационные входы (см. фиг.З к и % и фиг. 4 к и 1) при наличии сигнала высокого уровня на его управляющем входе (см, фиг. Зи и фиг. 4 о ).Этим достигается устранение ложной информации, обусловленной изменением режима работы управляемого инвертора 10 (см. фиг, 3 h и фиг. 4 h). Полярность сигнала на выходе .интегратора 6 (см, фиг. 3 м и фиг, 4 w) несет однозначную информацию о соотношении амплитуд сравниваемых гармонических сигналов V и V, причем точность сравнения, предлагаемого амплитудно-дифференциального нуль-органа (см. фиг, 5 Ь ) выше, чем у известных устройств (см. фиг,5а} при фазовых сдвигах между сравниваеi jMH гармоническими сигналами в диапазоне от до 3 :тгг/2. Применение; предлагаемого амплитудно-дифференциального нуль-органа для сравнения гармонических сигналов по амплитуде обеспечит по сравнению с известными устройствами повышение точности сравнения амплитуд гармонических сигналов при фазовых сдвигах между сравниваемыми сигналами от Jt/2 до 3 /2 и исключение неЬднозначности информации о соотношении амплитуд гармонических сигналов независимо от момента начала сравнения. Формула изобретения 1. Амплитудно-дифференциальный уль-орган, содержащий два согласуюих устройства выход одного из-} которых подключен к одному из вхоов компаратора и через усилительграничитель к прямому входу элеента ЗАПРЕТ, выход которого соенен с одним из входов интегратора, инверсный вход элемента ЗАПРЕТ подключен к одному из входов элемента И и к выходу компаратора, второй вход которого соединен через ВТОРОЙ усилитель-ограничитель со вторым входом элемента; И, выход которого подсоединен ко второму входу ..интегратора, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности сравнения гармонических сигналов по амплитуде и исключения неоднозначности информации, в него введены блок управления и управляе 1ый инвертор, причем выход второго согласующего устройства соединен с одним из входов блока управления и информационным входом управляемого инвертора, подкдвочённого выходом к входу второго усилителя-ограничителя и вторсму входу компаратора, управляющий вход управляемого инвертора подсоединен к одному из выходов блока управления, второй выход которог подключен к управляющему входу интегратора, второй вход управляемого инвертора соединен с выходом первого усилителя-ограничителя,

соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам RS-триггера, инверсным входам первого VI второго элементов ЗАПРЕТ

и входам первого элемента ИЛИ, выходы элементов ЗАПРЕТ подключены через второй элемент ИЛИ к одному из входов четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом одного из Т-триггеров, прямой выход которого соединен со счетным входом второго Т-триггера, выход первого элемента ИЛИ подключен через третий элемент И к третьему входу

5 второго элемента ИЛИ, инверсный вход первого Т-триггера подключен ко второму входу третьего элемента И, а инверсный выход второго Т-триггера соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход RS-триггера и прямой выход второго Т-триггера подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

417730, кл. G 01 R 19/02, 03.05.72.

выход

Фиг.г

CU g SiO 0.0 I-Vl-t--S 3C

-7

s

s

,jr

т

.J

ЗЕ

E

rrr ГЕ;Г:Г

i:

CuiE«i .«sVUtO+7i

:

ж

c

T3 a b

fl

d