Цифровой фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

I .

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, в частности, может быть использовано для создания устройств цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига.

Известен цифровой фазометр, содержащий входные формирукшще устройства, электронные ключи, логический элемент, генератор счетных импульсов, времязадающую схему, состоящую из делителя и триггера, и счетчик импульсов. Цифровой фазометр снабжен Д1 ференцирующей цепью, подключенной к входу одного КЗ входных устройств двумя электронными ключами, входы которых, связаны с выходом второго входного формирующего устройства и с выходом дифференцирующей цепи, триггером с раздельным запуском, входы которого подключены к выходам электронных ключей l J.

Недостатками этого фазометра являются сложность конструкции и невысокая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство цифрового измерения мгновенного значения фазового сдвига, содержащее усилитель-ограничитель, калиброванн гй фазовращатель, блок управления, бпок запоминающих регистtoров и блок цифровой индикации, причем оно снабжено фазосдвйгающими цепочками с отводами и ключами по числу оцениваемых разрядов, схемами сборки, формирователями и триггерами. ФазоISсдвигаювще цепочки через соответствующие ключи соединены с источником одного из исследуемых напряжений, их отводы через схемы сборки и формирователи подсоединены к единичньм вхоюдам соответствующих триггеров, нулевые входы которых связаны с выходом усилителя-ограничителя, а выходы с блоком запоминанщих регистров. Устройство также снабжено блоком поправок, состоящим из триггера с раздель ным запуском, схемы задержки и ключа, причем единичный вход триггера соединен с источником опережающего сигнала, нулевой вход - с выходом калиброванного фазовращателя и с одним из входов ключа, второй вход которого через схему задержки связан с единичным выходом упомянутого триг гера, а выход ключа подсоединен к блоку управления 23Недостатками устройства являются сложность конструкции и сравнительно низкое быстродействие. Цель изобретения - упрощение устройства при одновременном повышении быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий блок поправок, блок управления, калгиброванный фазовращатель, усилитель-ограничитель , фазосдвигающие цепочки, блок запоминающих регистров блок цифровой индикации, элементы ИЛ причем первый вход блока поправок со динен со входом опережающего сигнала а второй вход через последовательное соединение калиброванного фазовращателя и усилителя-ограничителя подсоединен ко входу второго сигнала, а выход блока поправок через блок управления подключен к первым входам блока запоминающих регистров и блока цифровой индикации, а вторые входы последнего соединены с выходами блока запоминающих регистров, остальные входы которого через последовательные соединения триггеров, формирователей и элементов ИЛИ подключены к выходам фазосдвигающих цепочек, вв ден дополнительный элемент ИЛИ, а количество фазосдвигающих цепочек младшего разряда сокращено до десяти остальных разрядов - до девяти, и старшего разряда - до двух, причем все фазосдвигающие цепочки последова тельно подсоединены ко входу опережа кяцего сигнала, при этом выходы первы фазосдвигающих цепочек всех разрядов кроме младшего, подключены к дополнительным входам блока управления, кроме того, все нулевые входы тригге ров и один из входов блока управления подсоединены к выходу дополнител ного элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ог раничителя, а второй вход - ко входу опережающего сигнала. На чертеже представлена функционаьная схемй устройства. Устройство измерения мгновенного значения фазового сдвига содержит блок 1 поправок, блок 2 управления, калиброванный фазовращатель 3, усилитель-ограничитель 4, дополнительный элемент ИЛИ 5, десять фазосдаигающих цепочек младшего разряда 6-6„. по девять фазосдвигающих цепочек остальных разрядов фазосдвига ощие цепочки старшего разряда 8., 8 для оценки каждого десятичного разряда, элементы ИЛИ 9|-9л , формирователи 10,-Юл, триггеры 11,-11р блок 12 запоминающих регистров и блок 13 цифровой индикации. Устройство работает следзтощим образом. В первом такте работы устройства происходит оценка старшего десятичного разряда измеряемого фазового сдвига f (для примера примем 123 ) Напряжение подается на усилительограничитель Д через калиброванный фазовращатель 3, а напряжение U поступает на фазосдвигающие цепочки 6-8, где в каждой из цепочек 6.-6у,, сдвигается на один градус, в каждой из цепочек десять градусов, в каждой из цепочек на сто градусов. Выходные сигналы этих цепочек через элементы ИЛИ подаются на формирователи , которые как и усилитель-ограничитель 4 выделяют управляющие импульсы в моменты прохождения мгновенных значений напряжений через нуль. Эти импульсы устанавливают по единичным входам соответствующие триггеры 11- В единичное состояние, последовательно начиная с триггера 11 до 1 1. Напряжение , сдвинутое по фазе на величину У)( относительно напряжения и,, возвращает сработавшие триггеры в нулевое состояние. Первый же сработавший после сигнала Ug. триггер заносит в блок 12 запоминающих регистров число, соответствующее значению оценки десятичного разряда измеряемого сдвига. В принятом цифровом примере на все триггеры поступают сигналы сначала с фазосдвигающих цепочек младших разрядов 6, затем с фазосдвигающих цепочек следующих разрядов 7, после чего следует обнуляющий импульс, привязанный к напряжению Uj, а затем сигнал с фазосдвигающей цепочки 8 . Этот сигнал переводит в единичное состояние триггер 11 который свидетельствует о том, что измеряемый фазовый сдвиг лежит в пределах от 100 до 200. В блоке 12 запоминающих регистров фиксируется число 1 После фиксации этого числа блок I2 запоминающих регистров воздействует на калиброванный фазовращатель 3, в котором напряжение сдвигается по фазе в сторону уменьшения разнос ного фазового сдвига на значение, соответствующее коду, записанному в блоке 12 запоминающих регистров, т. 1. При этом в блоке 13 цифровой и дикации высвечивается соответствующ цифра ) старшего разряда. После сброса триггеров IО сигнало через дополнительный элемент ИЛИ 5 производится оценка следующего меньшего разряда величины fy. Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично как и при оценке ста шего разряда. В принятом цифровом пр мере сначала на все триггеры поступа ют сигналы с фазосдвигающих цепочек самых младших разрядов 6, затем с выхода цепочки в блок 2 управления следует сигнал, свидетельствующий о том, что имеющийся сдвиг превы шает десять единиц самого младшего разряда и следовательно в блоке 12 запоминающих регистров надо фиксировать значение последующих разрядов затем следует сигнал с выхода фазосдвигающей цепочки 7, после чего триггеры 11 обнуляются сигналом усилителя-ограничителя 4 через дополнительный элемент ИЛИ 5. Импульс, ко торый вырабатывается вслед за этим на выходе фазосдвигающей цепочки 7л переводит в единичное состояние триг гер 11. Это свидетельствует о том, что измеряемый в этом цикле фазовый сдвиг лежите пределах от 20 до 30 . Поэтому в блоке 12 запоминающих регистров фиксируется число 2, блок 12 запоминающих регистров воздейству ет на калиброванный фазовращатель который сдвигает на 20 в сторону уменьшения разностный фазовый сдвиг. В блоке 13 цифровой индикации .высвечивается соответствующая цифра (2) разряда десятков градусов. После сброса триггеров 11 сигнало Ui через дополнительный элемент 11ПЙ аналогично производится оценка следу щего младшего разряда величины Ч Х056 ..Гаким образом, процесс повторяется до получения требуемой точности измерения. Блок I поправок служит для исключения случаев перекомпенсации измеряемого фазового сдвига калиброванным фазовращателем 3. На оценку каждого разряда требуется один . период исследуемого сигнала. Например, для получения требуемой точности измерения в 0,1 требуется четыре периода входного сигнала. В отличие от известного фазометра, при малых измеряемых фазовых сдвигах процесс измерения существенно сокращается. Если в известном устройстве обязательно производится оценка всех старших разрядов не зависимо от того, больше или меньше единицы этих разрядов фазовый сдвиг, то в данном фазометре первый цикл завершается оценкой старшего из значащих разрядов. В приведенном примере с IfX - З. на измерение фазового сдвига использованы три периода, при измерении фазового сдвига, 0 - только два периода, а при измерении сдвига ° 9°только один период. Упрощение фазометра осуществлено за счет исключения ключей и по одной фазосдвигающей цепочки каждого разряда. Таким образом, подобное подключение фазосдвигающих цепочек всех оцениваемых разрядов позволяет упростить устройство и повысить его быстродействие. Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий блок поправок, блок управления, калиброванный фазовращатель, усилитель-ограничитель, фазосдвигающие цепочки, блок запоминающих регистров, блок цифровой индикации, элементы ИЛИ, причем первый вход блока поправок соединен со входом опережающего сигнала, а второй вход через последоцательное соединение калиброванного фазовращателя и усилителя-ограничителя подсоединен ко входу второго сигнала, выход блока поправок через блок упавления подключен к первым входам лока запоминающих регистров и блоа цифровой индикации, а вторые входы оследнего соединены с выходами блоа запоминающих регистров, остальные ходы которого через последовательные соединения триггеров, формирователей и элементов ИЛИ подключены к выходам фазосдвигающих цепочек, о тличающийся тем, что, с целью упрощения устройства при одновременном повьгаении быстродействия, в него введен дополнительный элемент ИЛИ, а количество фазосдвигающих цепочек младшего разряда сокращено до десяти, остальных разрядов - до девяти и старшего разряда - до двух, причем все фазосдвигающие цепочки последовательно подсоединены ко входу опережающего сигнала, при этом выходы первых фазосдвигающих цепочек всех разрядов, кройе младшего.

753058.

подключены к дополнительным входам блока управления, кроме того, все нулевые входы триггеров и один из входов блока управления подсоединены 5 к выходу дополнительного элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, а второй вход - ко входу опережающего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 369510, кл. G 01 R 25/08, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 373643, кл. G 01 R 25/08, 1973.