Устройство сравнения комплексныхВЕличиН Советский патент 1981 года по МПК G01R27/06 

1

Изобретение относится к электрризмерительной технике и может быть использовано в приборах допускового контроля параметров комплексного сопротивления, мостах и компенсаторах переменного тока.

Известен детектор квазира:вновесия, содержащий два согласующих устройства, выходы которых .соответственно через первый и второй двухполупериодные выпрямители соедине.ны с соответствующими входами вычитающего блока, .выход которого подключен к сигнальному входу интегратора, выход которого подсоедине:н к сигнальному входу блока сравнения, управляющие входы интегратора и блока сравнения соединены свыходом времязадающего блока .

Однако известный детектор cpaв ивает модули двух гармонических сигналов частоты, но не позволяет сравнивать разделью синфазные и квадратурные составляющие этих сигналов.Кроме .

.того, сигнал на выходе детектора имеет аналоговую форму, что требует дополнительного аналого-цифрового преобразования в случае экстраполяционного формирования регулирующих воздействий в измерительной цепи.

Наиболее близким по технической сущности являемся устройств, содержащее генератор синусоидального напря жения, первьй и второй выходы кото- рого соединены .соответственно через формирователь импульсов с одним из управляющих входов ключа и через первичный измерительный преобразователь с одним, из входов нуль-органа, выход которого подключен ко второму управляющему входу ключа, генератор импульсов подсоединен через ключ к кольцевому счетчику импульсов, первый . выход .которого через генератор компенсирующего напряжения соединен со вторым входом нуль-органа, а второй выход подключен к входу цифрового индикатора Г 23. В известном устройстве генератор комомпенсирующего напряжения запускается вновь в каждом цикле уравновешивс ния. Измеряемая составляющая будет пропорциональна временноь у , интервалу от начала последней развертки до ближайшего экстремума опорного сигнала. В резуль-ате известное устройство обладает недостаточным быстродействие. Время измерения может составить от единицы до сотен периодов измеряемого напряжения и .зависит от его амплитуды, фазового угла и погрешности, возникающей от неполного ура вновешивания. Цель изобретения - повьшение быстродействия . Поставленная цель достигается тем что в устройство сравнения комплексны величин, содержащее нуль-орган, один вход которого соединб:Н с первой ши.ной, второй вход подключен к выходу генератора компенсирующего напряжения счетчик импульсов, ключ и формирователь импульсов, вход которого соединен со второй входной шиной, а один выход подключен к первому входу ключа введен амплитудный преобразователь,включенный между второй входной шиной и вторым входом ключа, выход которого подключен к первому входу генератора компенсирующего напряжения, второй вход которого соединен с выходом нул органа и первым входом счетчика импульсов, второй вход которого соедин со вторым выходом формирователя импульсов. Причем генератор компенсирующего напряжения содержит последовательно включенные интегратор и управляемый делитель напряжения, вход управления которого сое.инен со вторым входом генератора,компенсирующего напряжени Кроме того, генератор компенсирую щего напряжения содержит управляемые интегратор и делитель напряжения, первые входы которых соединены с пер вым входом генератора компеисирзпощег напряжения, второй вход управляемого делителя напряжения соединен со вторым входом гзнератора компенсирующег напряжения, а вход управления управл мого интегратора подключен к выходу управляемого делителя напряжения. На фиг. I изображена блок-схема устройства сравнения комплексных вел чин; на фиг, 2 и. 3 - блок-схемы двух вариантов генератора компенсирующего напряжения; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства сравнения комплексных величин. Устройство сравнения комплексных величин содержит амплитудный преобразователь 1, формирователь 2 импульсов, ключ 3, генератор 4 компенсирующего напряжения, нуль-орган 5, счетчик 6, входные шины 7 и 8, выходную шину 9, Генератор 4 компенсирующего напряжения для вариантов на фиг, 2 и 3 состоит из интеграторов 10 и 11 и управляемых делителей I2 и 13 напряжения соответственно, сигнальной шины 14 и управляющей шины 15. Устройство сравнения комплексных величин работает следующим образом. Один из сравниваемых гармонических сигналов, например и,(фиг, 4 а) подается на входную шину 7 устройства, т. е. на первый вход нуль-органа 5. Второй гармонический сигнал U2 (фиг.4а) поступает на входную шину 8 устройства, т.е. одновременно на входы амплитудного .преобразователя 1 и формирователя 2 импульсов. С первого вЫхода формирователя 2 импульсов поступают на управляющий ключа 3 прямо- угольные импульсы(фиг. 4 в)начала которых совпадают с моментами перехода гармонического сигнала U через нулевой уровень с минуса на плюс или с плюса на минус, а окончания совпадают с моментами соответственно положительного или отрицательного экстремумов сигнала U,j. С выхода амплитудного преобразователя 1 опорный сигнал UQP(фиг. 4 )пострянного уровня, равного амплитуде входного сигнала, чер.ез ключ 3 подается на .сигнальную шину 14 генератора 4компенсирующего напряжения. При выполнении генератора 4 компенсирующего напряжения по схеме фиг. 2 прямоугольные импульсы (фиг 4с}) с выхода ключа 3 поступают на вход интегратора 10, линейно возрастающий сигнал Ug (фиг. 4 е)с выхода которого через управляемый делитель напряжения I2 подается на второй вход нуль-органа 5- В момент равенс-гва первого входного сигнала Ц и сигнала из(фиг,4е)с выхода управляемого делителя J 2 импульс(фиг. 4f)c выхода нуль органа 5подается на счетный вход счетчика 6 и на управляющую шину 15 генератора 4 компенсирующего напряжения, т.е. на управляющий вход управляемого делителя 12 напряжения, сигнал и(фиг. 4 е), на выходе которого резк уменьшается на мгновенного значения сигнала Ug (фиг. 4 е) в этот момент времени, где п - натуральное число, определяющее количество дискретных значений устройства сравнения комплекных величин, и продолжает линейно возрастать до прихода следующего импульса с выхода нуль-органа 5, т.е. до следующего момента равенства с игналом Ц .

При выполнении.генератора 4 компенсирующего напряжения по схеме на фиг. 3 прямоугольные импульсы (фиг. 4d)c выхода ключа 3 поступают одновременно по сигнальной шине 14 на входы управляемого делителя 13 напряжения и интегратора 11, линейно возврастающий сигналис,СФиг. 4с|)с выхода которого поступает на второй вход нуль-органа 5. В момент равенства первого входного.сигнала U и сигнала УеСфиг. 4 d) узкий импульс (фиг. 4 г) с выхода нульоргана 5 подается на счетный вход счетчика 6 и на управляющую шину 15 генератора 4 компенсигующего напряжения, т.е. на управляюп.ий вход делителя 13 напряжения сигнал (фиг. 4h) на выходе которого изменяется от нулевого уровня на величину (- ) опорног сигнала ид(фиг. 4а) с приходом каждого импульса (жг. 4 i) с выхода НУЛЬ органа 5. Сигнал (фиг. 4h) с выхода управляемого делителя 13 напряжения поступает на вход управления интегратора 11, являющийся входом задания его начальных условий и определяет величину смещения его выходного сигнала Uc (фиг. 4а) относительно нулевого уровня.

На управляющий гход счетчика 6 подаются узки.е импульсы (фиг. 4 с)в моменты экстремумов сигнала Ui со второго выхода формирователя 2 импульсов, В моменты импульсов счет прек- ращается и со счетчика 6 скимаются показания.

Интеграторы 10 и 11 отрегулированы так, что линейно возрастающий , сигнал Ug (фиг. 4 е и 4 д) за четверть периода достигает величины опорного сигнала UQ т. е. амплитуды выходного сигнала и(фиг.4а). К моменту начала развертки в счетчик 6 записывается вьшеупомянутое число п и, с приходом k импульсов (фиг. 4 )

на его счетный вход записанное становится равным (n-k), где к - числ моментов равенства линейно изменяющегося сигнала с вьпсода генератора 4 компенсирук.щего напряжекия к входного сигнала U, . Из временных диаграмм (фиг. 4 е, и 4 д) видно, что число (n-k) показывает, какую часть сигнала Ui составляет синфазная ему составляющая сигнала Ц

Предлагаемое устройство может работать как в мостах и компенсаторах, так и в преобразователях параметров комплексных величин в цифровой код. В этом случае на его входную шину 7 подается сигнал с первичного измерительного -преобразователя(например,на основе усилителя с обратной связью) а .на входную шину 8 - опорный сигнал с генератора обра.5цового напряжения.

Формула изобретения

1.Устройство сравнения Комплексных величин, содержащее нуль-орган, один вход -которого соединен с первой входной шиной, второй вход подключен к выходу генератора компенсирующего напряжения,.счетчик импульсов, ключ и формирователь импульсов, вход которого соединен со второй входной шиной,

а один выход подключен .к первому входу ключа, о тли ч аю.ще е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен амплитудный пре«образователь. вкJ:ючeнный между второй входной шиной и вторым входом кдюча;, выход которого подключен к первому входу генератора компенсирующего напряжения, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа и первым входом счетчика импульсов, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов.

2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что генератор компенсирующего напряжения содержит последовательно включенные интегратор и управляемый делитель напряжения, вход управления которого соединен со вторым йходом генератора компенсирую.1дего напряжения.

3.Устройство по п. 1 о т л ичающееся тем, что генератор компенсирующего напряжения содержит управляемые интегратор и делитель напряжения, первые входы которых соединены с первым входом генератора компенсирующего напряжения, второй ЬхоД управляемого делителя напря, жения соединен со вторым входом генератора компенсирующего напряжения, а выход управления управляемого рнтегратора подключен к выходу управляемого делителя напряжения. 84 18 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , I . Авторское свидетельство СССР № 387330, кл. G 05 В 1/01, 21.06.73. 2. Авторское свидетельство СССР № 521522 кл. G 01 R 17/06, 18.03.75 (прототип) .

Put.2

CuiH.h.

п

/

V-

/5

Фиг.З