Устройство сравнения амплитуд двух электрических сигналов Советский патент 1980 года по МПК G05B1/01 

1 Изобретение относится к информацион нО-прёобразовательной и измерительной технике и может быть использовано при построении инфранизкочастстных умножителей частоты, фазомеров,мостов и ком . пенсаторов переменного тока, эналого цифровых преобразователей, фазочувствительных вольтметров, а также в,системах регулирования и контроля длитель но протекающими процессами и в другой электронной аппаратуре диапазона иизких и инфранизких частот. Известен компаратор сигналов , обеспечивающий сравнение двух или более электрических величин, содержащий пороговые устройства, конденсаторы, ключи, элемент ИЛИ 1, Известный компаратор обладает недостаточной помехозапдащенностью и точ ностью определения моментов равенства аилплитуд сравниваемых сигналов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство сравнения амплитуд входных сигналов содержащий два компаратора, генератор пилообразного напряжения, электронный переключатель , блок определения поляр ности 2), Недостатком известного устройства является низкая точность. Цель изобреЛгения - повьииение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство сравнения амплитуд двух электрических сигналов, содержащее два амплитудных компаратора, первые входа которых подключены ко входным шинам, а вторые входы соединены между собой, и геиератсф пилообразного напряжения, два выхода которого подключены к иеподвиж1шм контактам электронного переключателя , вход управления которого соединен с выходом блока определения полярности, введены двасумматора, одновибратор, двухвходовый и трехвходовый логические элементы И, первые входы которых соединены с третьим выходом генератора пилообразного напряжения , а вторые входы, подключены к выходам амплитудных компараторов, при чем выход двухвходового логического элемента И через одновибратор соединен с третьим входом трехвходового и логического элемента И,входы первого сумматора соединены со входными шинами, а его выход подключен ко входу блока определения полярности и первому входу второго сумматора,второй вход которого подключен к подвижному .контакту электронного переключателя,

а выход соединен с вторыми входами амплитудных компараторов.

На чертеже представлена блок-схема устройства сравнения.

Устройство сревнения содержит амплитудные компараторы 1 и 2,сумматоры 3 и 4,блок 5 Определения полярности, электронный переключатель 6, генерато 7 пилообразного напряжения, двухвходовы{ и трехвходовый логические элементы И 8 и 9, соответственно, одновибра тор 10. Превые входы компараторов 1 и

2напряжения соединены со входами первого сумматора 3 и подключены к входным шинам 11 и 12. Выход сумматора

3соединен непосредственно с первым входом второго сумматора 4, а через блок 5 определения полярности - с цепЬю управления электронного переключателя 6.Входы переключателя 6 подключены к парафазным выходам генератора 7 пилообразного напряжения,а выход его соединен со вторым входом сумматора 4,выход которого подключен

к соединенным меиузу собор вторым входам компараторов 1 и 2. Выходы компараторов 1 и. 2 подключены к первым входс-м элементов И 8 и 9, вторые вхо.ды которых соединены между собой и подключены к дополнительному выходу .генератора 7 пилообразного напряжения Выход элемента И 8 через одновибратор 10 соединен с третьим входом элемента И 9,выход которого подключен к выходной шине и является выходом устройства.

Работе устройства сравнения заключается в следующем.

На первые входы компараторов 1 и 2 напряжения поступают исследуемые гармонические колебания U (t) и )., Одновременно эти колебания поступают на вход первого сумматора 3, коэффициент передачи по каждому из входов которого равен 0,5. В результате с пойосцью сумматора 3 формируют гармоническое колебание }(t. равное полусумме исследуемых гармонических колебаний. Полученное гармоническое колебание поступает на блок 5 деления полярносгги, с помощью которогоопределяется знак скорости изменения колебания Uj (t) . С помощью ген,ератора 7 генерируют пилообразное напряжение повышенной частоты и пилообразное напряжение,инвертированное по.отношению к первому на 180 . Напряжение с генератора 7 в зависимости от положения электронного переключателя 6поступает на второй вход сумматора 4. Положение электронного переключателя 6 устанавливается в зависимости от знака скорости изменения ко лебания U-, (t) .При положительном знаке- переключатель 6 устанавливается в положение, указанное на чертеже, а при отрицательном знаке - в противоположное положение.

С помощью сумматора 4 суммируют колебание с сумматора 3 и с генератора 7 , В результате на вторые входы компараторов 1 и 2 поступают колебания суммарного напряжения с выхода сумматора 4,

Гармонические колебания с входных шин 11 и 12 сравнивают с помощью компараторов 1 и 2 напряжения. В момен.ты равенства амплитуд сравниваемых колебаний формируют с помощью компараторов 1 и 2 короткие импульсы соответственно в моменты времени tj и t. . Причем каждому периоду пилообразного непряжения повышенной частоты соответствует определенная пара коротких -импульсов .

Первые импульсы пары (в моменты времени с выхода компаратора 1 поступают через элемент И 8 на вход одновибратора 10. Вторые пары (в моменты времени Ц-) с выхода компаратора 2 поступают на первый вход элемента И 9. Вторые входы элементов 8 и 9 подключены к дополнительному выходу генератора 7.

С дополнительного выхода генератора 7 на вторые входы элементов И 8 и 9 поступает в течение прямого хода пилообразного напряжения положительный (разрешающий) потенциал, а в течение обратного хода - отрицательный или нулевой (запрещающий) потенциал. Это позволяет в схеме устройства исключить действие коротких импульсов, возникающих на выходах компараторов 1 и 2 при обратном ходе пилообразного напряжения, следовательно исключить возможность ложного срабатывания схемы устройства.

С помощью одновибратора 10, запускаемого короткими импульсами, проходящими через элемент И 8, формируют импульсы длительностью fo , равные длительности измерительного интервала времени.

При совпсщении во времени импульсов с выходов компаратора 2, одновибратора 10 и дополнительного выхода генератора 7 на выходе элемента И 9 в моменты равенства амплитуд гармонических колебаний U (t) и Ua(t) появляются короткие импульсы, которые поступают на выход устройства.

Повышение точности в предлагаемом устройстве обеспечивается путем формирования опорного высокочастотного напряжения специальной формы , адаптивного изменения формы опорного высокочастотного напряжения с учетом скорости изменения полусуммы исследуемых гармонических колебаний,преобразования колебаний и выделения полезной измерительной информации строго по определенному закону.

Повышение помехозащи1тенности определения моментов равенства амплитуд двух гармонических колебаний достигается путем преобразования аналоговых величин в дискретные и представление измерительной информации в вид последовательности коротких импульсо формирования в определенные моменты времени измерительных интервалов вре мени, формирования измерительных интервалов времени длительностью , на ного меньшей периода пилообразного напряжения повышенной частоты, выделения полезной измерительной информа ции как результа-ia логического совпа дения трех сигналов строго заданных на временно ; оси путем соответствующего преобразования. Формула изобретения Устройство сравнения амплитуд дву электрических сигналов, содержащее два амплитудных компаратора, первые входы которых поЛ лючены ко Входным шинам, а вторые входы соединены мен- ду собой, и генератор пилообразного напряжения, два выхода которого подключены к неподвижным контактам элек тронного переключателя, вход управления которого соединен с выходом блока определения полярности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два сумматора, одновибратор, двухвходовый и трехвходовый логические элементы И . первые входы которых соединены с третьим выходом генератора пилообразного напряжения, а вторые входы подключены к выходам амплитудных компараторов причем выход двухвходового логического элемента И через одновибратор соединен с третьим входом трехвходового логического элемента И, входы первого сумматора соединены со входными шинами, а его выход подключен ко входу блока определения полярности и первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к подвижному контакту электронного переключателя, а выход соединен с вторыми входами амплитудных компараторов ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Акцептованная заявка Великобритании 1330436, кл. G 1 А, 19.09.73. 2.Авторское свидетельство СССР 405104, кл. G 05 В 1/01, 27.06.72.