Устройство сравнения амплитуд гармонических колебаний одинаковой частоты Советский патент 1982 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, например, в, прецизионных генераторах многофазных напряжений , мостах и компенсаторах переменного тока.

По основному авт.св. № 773569 известно устройство сравнения амплитуд гармонических колебаний одинаковой частоты, содержащее два усилителя-ограничителя, входы которых соединены с входными шинами, а выходы подключены к входам блока управления, амплитудный компаратор, один вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй подключен к выходу согласующего элемента и элемента И, два ключа, входы которых соединены с входными шинами, выходы подключены к входу согласующего элемента, генератор импульсов, реверсивный счетчик и триггер, один вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, второй вход соединен

с входом сброса реверсивного счетчика и одним выходом блока управления, два других выхода которого соединены соответственно с входами суммирования и вычитания реверсивного счетчика и входами управления ключей, а выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом амплитудного компаратора l.

Недостатком устройства является недостаточный диапазон амплитуд сравниваемых напряжений.

Цель изобретения - расширение диапазона амплитуд сравниваемых напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство сравнения амплитуд гармонических колебаний одинаковой частоты, содержащее два усилителя-органичителя, входы которых соединены с входными шинами, а выходы подключены к входам блока управления , амплитудный компаратор, один аход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй подключен к выходу согласующего элемента и элемента И, два ключа , входы которых соединены с входными шинами, выходы подключены к входу согласующего элемента, генера, тор импульсов, реверсивный счетчик и триггер, один вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, второй вход соединен с входом сброса реверсивного счетчика и одним выходом бяо;;а управления , два других выхода которого соединены соответственно с входами суммирования и выч тания реверсивного счетчика и входа ми управления ключей, а выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, второй вход кото рого соединен с выходом амплитудного компаратора, введен формировател напряжения, вход которого соединен с одним из входов устройства сравнения амплитуд гармонических колеба ний одинаковой частоты, выход подключен к входу источника опорного напряжения, а синхронизирующий вход соединен с входом сброса реверсивного счетчика. На фиг,1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг,2 - структурная электрическая схема варианта технической реализации формирователя напряжений. Устройство содержит усилители-ог раничители 1 и 2, входные шины 3 и , блок 5 управления, амплитудный компаратор 6 , источник 7 опорного напряжения , согласующий элемент 8, элемент И 9, ключи 10 и 11, генератор 12 импульсов, реверсивный счетчик 13, триггер 1, выходную шину 15, формирователь 16 напряжения, содержащий пиковый детектор 17, фильтрующий конденсатор 18, управля емый ключ 19, согласующий элемент 20, мультивибратор 21, управляемый ключ 22, запоминающий конденсатор 29, шину 2Ц входа, шину ,25 выхода, шину 26 синхронизирующего входа. Устройство работает следующим образом, Сравниваемые сигналы U и U2 по дают соответственно на входы ключей 10 и 11 и усилителей-ограничителей 1 и 2. На управляющие выходы ключей 10 и 11 поступают потенциалы с выхода блока 5 управления. Рассмотри Э .4 работу устройства при некотором соотношении амплитуд и фаз сигналов и и U2. . В исходном состоянии блок 5 управления находится в таком положении, при котором ключ 10 открыт, а ключ 11 закрыт и реверсивный счетчик 13 включен в режим суммирования входных импульсов, В начальный момент времени .напряжение U через открытый ключ 10 и согласующий элемент 8 поступает на один из входов компаратора 6, на второй вход которого подано постоянное напряжение 1),, от источника 7 опорного напряжения. управляемого в формирователь 16, При превышении сигналов U уровня UQ на выходе компаратора 6 возникает единичный потенциал и через открытый элемент И 9 импульсы высокой частоты с выхода генератора 12 проходят на -четный вход реверсивного счетчика 13, включенного блоком 5, в режим суммирования входных импульсов. По окончании интервала вр1емени превышения сигналом U уровня UQ на выходе компаратора 6 устанавливается нулевой потенциал, элемент И 9 запирается и в реверсивном счетчике 13 фиксируется число, пропорциональное времени превышения сигналом и уровня U(j, В момент времени, когда мгновенные значения обоих входных сигналов и и и г. станут отрицательные или равные нулю, по отрицательному перепаду напряжения (из единичного состояния в нулевое) , формируемому на выходе одного из усилителей ограничителей 1 или 2, блок 5 управления переключается в противоположное состояние. При этом ключ 10 запирается, ключ 11 открывается и реверсивный счетчик 13 включается в режим вычитания. Теперь на вход компаратора 5 через ключ 11 и согласующий элемент 8 поступает напряжение UT.. Аналогично, в течение промежутка времени превышения сигналов Uj. уровня UQ через элемент И 9 на вход реверсивного счетчика 13 проходят импульсы от генератора 12 импульсов. По окончании этого промежутка времени в реверсивном счетчике 13 фиксируется число, пропорциональное разности интервалов времени превышения уровня Uj) сигналами 1). и Uz, В очередной момент перехода одного из входных сигналов через нуль, когда мгновенные значения напряжени U:) и U; станут отрицательными (или равные нулю) , блок 5 управления воз вращается в исходное состояние и на его выходе формируется импульс, который поступает на вход сб|роса реверсивного счетчика 13, навход синхронизации блока 16 формирования и на второй вход триггера 1, При этом в триггер записыва ется информация о состоянии старшего разряда реверсивного счетчика 13 который устанавливается в нулевое состояние, а в блоке 16 формирования .вырабатывается новое значение сигна ла , управляющего величиной уровня Емкость реверсивного счетчика 13 выбираемся такой, чтобы его старший разряд не заполнялся при числе входных импульсов, соответствующим длительности в половину периода изменения входных сигналов. Тогда , если амплитуда напряжения U больше или равна амплитуде напряжения U , после измерения разности.длительностей превышения напряжениями U и U 2, уров ня U(j в старшем разряде реверсивного счетчика 13 записывается нуль, в противном случ,ае - единица. Это обусловлено тем, что в последнем случае в режиме вычитания реверсивг ный счетчик 13 переходит через нулевое состояние, что сопровождается появлением единичного сигнала во всех его разрядах. Рассмотрим работу блока 16 формирования на примере варианта его технической реализации (фиг.2). Входной сигнал U подают на шину входа пиковоТ о детектора 17. Конденсатор 18 фильтра заряжается до амплитуды положительной полуволной сигнала . После окончания очередного такта сравнения на шину 26 с выхода блока 5 управления поступает синхроимпульс, открывающий ключ 22. Конденсатор 23 памяти через согласующий элемент 20 и открыты ключ 22 перезаряжается до потенциала конденсатора 18. По заднему фронту синхроимпульса запирается ключ 22 и запускается мультивибратор 21, выход ным сигналом которого открывается ключ 19. Через-открытый ключ 19 конденсатор 18 полностью разряжается. Синхроимпульс с выхода блока 5 управ лений поступает в тот момент, когда мгновенные значения, напряжений U.и и станут отрицательные (или равные нулю), т.е. в этот момент пиковый детектор 17 заперт и открытый ключ 19 не шунтирует входной сигнал Uf . При появлении очередной положительной полуволны сигнала Uj конденсатор 18 вновь заряжается до значения Uftn и хранит это напряжение до конца текущего такта сравнения амплитуд входных си1:налов. В течение всего текущего такта сравнения на конденсаторе 23 хранится на пряжение, равное амплитуде DI , запомненной в предыдущем такте. Напряжение с шины 25 блока формирования поступает на вход источника 7 опорного напряжения, который может представлять собой масштабирующий усилитель с высоким входным сопротивлением. Коэффициентом передачи этого усилителя устанавливается соотношение между амплитудой входного напряжения Ufwi и величиной DO. Таким образом, на каждом такте сравнения устанавливается новое значение порогового напряжения UQ., пропорциональное амплитуде одного из входных сигналов. При изменении амплитуды этого сигнала автоматически изменяется значение Do, а отношение, например, Uo/U/тп поддерживается постоянным, что позволяет устранить зависимость точности сравнения от амплитуды входных сигналов и существенно расширить диапазон амплитуд сравниваемых напряжений. Формула изобретения Устройство сравнения амплитуд гармонических колебаний одинаковой частоты по авт.св. № 773569, отичающееся тем, что, с целью расширения диапазона амплитуд сравниваемых напряжений, в него ввеен формирователь напряжения, вход которого соединен с одним из входов стройства сравнения амплитуд гармоических колебаний одинаковой частоы, выход подключен к входу источниа опорного напряжения, а синхрониирующий .вход соединен с входом сброа реверсивного счетчика. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 773569, кл. G 05 В 1/01, 15.10.79ЛГ

Фиг. г