Цифровой дифференциальный фазометр

 

1 !

1 ,1

О П И С А Н И Е i @@

Союз Советски:

Социалистически!!

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

M. Кл. Ст О? г 25/04 !

УДК 621.317,77(088.8)

Заяв.1енс 07.Xll 1,1970 (№ 1499118/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Комитет по делам

Приоритет—

Опубликовано 07.Xii.1972. Бюллетень ¹ 1 за 1973

Дата опубликования описания IЗ.II.1973 изобретений и открытий при Совете Министров

Л,вторы изобретения

Ю. П. Юрченко, Ю. А. Скрипник и А. Д. Ниженский

Институт электродинамики АН Украинской CCP

3 а я в;!Тел b

ЦИФРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФАЗОМЕ1 Р

Изобретение касается фазоизмерительной техники и может быть использовано для измерения фазовых углов и фазовых отклонений относительно любого начального угла, а так?ке В системах автоматического регулироВания пс фазсВым ксс1?динатам.

Известны цифровые фазометры. содержащие автоматические переключатели, фазовые детекторы, сумматоры, преобразователи, реверсивные счетчики и генераторы тактовых импульсов, основанные на периодическом преобразовании сравниваемых по фазе напряжений. Недостатками этих устройств являются малая точность измерений на высоких частотах и невозможность определения фазовых отклонений относительно пачальногс угла.

Целью изобретения является повышение точности измерений фазовых углов и отклонений фазового сдвига относительно начального угла.

Зта цель достигается тем, что фазометр снабжен распределителем импульсов,:представляющим собой двухразрядный двоичный счетчик импульсов, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов и выходы первого триггера соедн le!!bI с управляющими входами автоматического переключателя и реверсивного счетчика импульсов, регистром с цифровой индикацией, Входы которого сВ5!зе1F!bl с Выхода ми мпсГGp33p?I 1!IÎÉ 1!3!Пульсно-поте»цпа lbHQH схемы совпадения, подсоеДиненнсй I1GTcHII I3;Jb!lbiAIII 8?:0335IH I< коДовым выходам реверснвпого счетчика импульсов и импульс! ыми — к нулевому выходу второго триггера распределителя импульсов, цт!фртаналоговым преобразователем, Включенным па выходе регистра и подключеш!ым выход-!

IbDI зажимом ко входу сумматора напр>1жений через ключ, управляющий вход которого соединен с выходом потенциальной схемы совпадения, Входы которой подключены к нулевому выходу первого и единичному выходу второго триггеров распределителя импульсов и масштабным блоком с переключаемым

15 коэффициентом передачи, Включенным между выходом сумматора напряже1шй Il Входом преобразователя на,!ря?кения в число импульсов и подсоеди!1е1!ным управляющим входом к нулевому выходу вторсго триггера распрс20 делителя импульсов.

Кроме того, с целью обеспечения следягцсгс режима изме!?ен1!я, устрсйстВО спас)же1!О двумя триггерами, с !стивIfl вход первого из которых через тумблер соединен с единп шым

25 Выходом второго триггера распределителя импульсов, единичный вы: од его связан с единичным входом второго пз них, а единичный Выход последнего подключен к единичному Входу второго триггера распределителя з11 импульсов.

361447

На чертеже представлена фуш .циональная схе;ra предлагаемого цифрового дифференциального фазометра.

Устройство содержит автоматический переключатель 1, фазовый детектор 2, сумматор напряжений 8, масштабный блок 4 с переключаемым коэффициентом передачи, преобразователь 5 напряжения в число импульсов, реверсивный счетчик 6 импульсов с цифровой индикацией 7. Кодовые выходы реверсивного счетчика б импульсов через многоразрядную импульсно-потенциальную схему совпадения

8 соединены с регистром 9, «а выходе которого включены блок индикации 10 и цифроаналоговый преобразователь 1!. Выходной зажим цифро-аналогового преобразователя через ключ 12, управляемьш выход.«ям сигналом потенциальной схемы совпаде«ия 18, подключен ко второму входу сумматора напряжений 8. Работу всего устройства синхронизирует генератор 14 тактовых импульсов с помощью распределителя импульсов 15, состоящего из триггеров !б и 17, включенных по схеме двоичного счетчика. Для блокировки переключения триггера !7 имеется тумблер 18 и триггеры 19 и 20.

На один вход фазового детектора 2 непрерывно подается Одно из сравниваемых по фазе напряжений U На второй вход через автоматический переключатель l поочередно воздействуют оба напряжения U, и Uz. Фазовый детектор 2 преобразует фазовый сдвиг между подаваемыми «а его вход на«ряжениями в пропорциональ«ое напряжение постоянного тока. Такой детектор содержит обычно триггерную схему или схему совпадения и фильтр нижних частот для выделения среднего значения их выходного напряжения.

В результате разность выходных напряжений фазового детектора 2 в соседние такты коммутации пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу и не зависит от неидентичности фазовых характеристик преобразовательных каналов фазового детектора.

Цикл измерения состоит из четырех тактов. К началу цикла оба триггера распределителя импульсов 15 находятся в единичном положении, реверсивный счетчик 6 и регистр

9 — в нулевом. С приходом первого импульса от генератора тактовых импульсов 14 оба триггера распределителя импульсов 15 переходят в нулевое положение. При этом автоматический переключатель 1 подключает ко второму входу фазового детектора 2 напряжение

U, реверсивный счетчик 6 переводится в режим сложения, и в масштабном блоке устанавливается коэффициент передачи К,. На входе преобразователя 5 напряжения в число импульсов устанавливается напряжение U =—

= К,Sl (v „. + m), где S, — крутизна преобразования фазового детектора; и 1$ — соотгетствен«о измеряемый фазовый угол и допо.«Гительный, обусловлс««ый неидентичностью характеристик ка«ЯЛОВ фазового детектора 2.

25 зо

Тот жс импульс, но с некоторой задержкой (на чертеже не показана), запускает преобразователь 5 напряжения в число импульсов и числО импчльсов 11 =К)S;S> (m,. + У) фиксируется в реверсивном счетчике импульсов (здесь Sz — крутизна преобразователя 5) .

Второй импульс генератора 14 приводит триггер 16 в единичное положение. При этом ко второму входу фазового детектора подключается напряжение U,, а счетчик 6 переводится в режим вычитания. Происходит преобразование выходного напряжения фазового детектора 2 (U" = K!S ô!l) аналогично первому такту. К концу второго такта в счетчике б содержится код N=-=n — n" = К 515р,. (результат грубого измерения).

С приходом третьего импульса от генератора 14 триггер 16 переходит в нулевое положе«ие, а 17 — в единичное. Перепад напряжения с пулевого выхода триггера 17 воздействует на импульсный вход схемы совпадения 8 и масштабного блока 4. При этом код

N, переписывается из счетчика б в регистр

9, после чего счетчик 6 сбрасывается в нуль, а в масштабном блоке устанавливается коэффициент передачи К (К )К,). Код, переписанный в регистр 9, индицируется в олоке индикации 10 и преооразуется в напряжение

U, == иМ,, цифро-аналоговым преобразовате1 лем 11. Здесь o =;,— — крутизна лреобра(Р 5 зования цифро-аналогового преобразователя

11. Поскольку в этом такте сигналы с нулевого выхода триггера 16 и единичного выхода триггера 17 совпадают, то схема совпадения 18 выдает напряжение, открывающее ключ 12, и выходное напряжение U,, цифроаналогового преобразователя 11 подается на второй вход сумматора напряжений 8.

Полярность его выбрана противоположной полярности выходного напряжения фазового детектора 2. На входе преобразователя 5 устанавливается напряжение U "=Ê>S! (m,.—

— Г „„+М), где Гр„результат грубого измерения..Это напряжение преобразуется в число

ИмпуЛЬСОв п =К25!S (У, Г р + У), КОТО рые подсчитываются реверсивным счетчиком б.

Четвертый импульс генератора 14 устанавливает триггер 16 в единичное состояние.

При этом ключ 12 отключает выход цифроаналогового преобразователя П от сумматора 8, и происходит преобразование, аналогичное второму такту (n v=4>S!S> m). К концу четвертого такта в реверсивном счетчике зафиксируется код N>=n " — и "= К!S!S> (% . w „р). Отсчет производится по блоку индикации 10 (основная часть угла) и 7 (остаток или отклонение). Коэффициент передачи масштабного блока К,. выбирается таким образом, чтобы наиболее полно использовалась разрядность реверсивного счетчика импульсов б, В следящем режиме работы замыкают тум361447 блер 18. При этом первый импульс переполнения распределителя импульсов 15 переводит триггер 19 в единичное состояние. Первый цикл измерения происходит описанным выше способом. Второй импульс переполнения распределителя импульсов переводит триггер 19 в нулевое положение, который в свою очередь устанавливает триггер 20 в единицу. Выход триггера 20 фиксирует триггер 17 в единичном положении, и дальнейшие измерения происходят в два такта.

Предмет изобретения

1. Цифровой дифференциальный фазометр, содержащий автоматический переключатель, последовательно соединенные фазовый детектор, сумматор напряжений, преобразователь напряжения в число импульсов и реверсивный счетчик импульсов с цифровой индикацией, а также генератор тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых углов и отклонений фазового сдвига относительно начального угла, of{ снабжен масштабным блоком, электронным ключом, цифро-аналоговым преобразователем, регистром с цифровой индикацией, потенциальной и многоразрядной импульсно-потенциальной схемами совпадений и распределителем импульсов, выполненным нз двух триггеров {по схеме двоичного счета, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, выходы первого триггера соединены с упра{вляющими входами автоматического переключателя и реве{рсивного счетчика импульсов, а выходы второго триггера соединены с потенциальными входами схем

5 совпадения и управляющим:входом масштабного блока, вход регистра с цифровой инд{кацией подключен к выходу многоразрядной импульсно-потенциальной схемы совпадения, подсоединенной импульсными входами к ко{О довым {вь{ходам реверсивного счетчика, выход регистра соединен через цифро-аналоговый преобразователь с входом электронного ключа. управляющий вход которого соединен с

{выходом потенциальной схемы совпадения, а

{5 выход ключа присоединен к другому входу сумматора напряжений, при этом масштабный блок с переключаемым коэффициентом передачи включен между выходом сумматора напряжений и входом преобразователя напряжения в число импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения следящего режима измерений, оно снабжено тумблером и двумя дополнительными триггерами, счетный вход первого из которых через тумблер соединен с единичным выходом второго триггера распределителя импульсов, его единичный выход подключен к единичному входу второго, а единичный выход последнего соединен с единичным входом второго триггера распределителя импульсов.

361447

Составитель А. Изюмов

Текред Т, Миронова

Редактор Т. Ларина

Корректоры t4. Божко н Н Стезьмах

Заказ 737/Ь Изд. № 2 Тираж 404 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Tftll Харьк. фил. пред. «Патент»