Амплитудно-дифференциальный нуль-орган

 

ОПИСАНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресвублик ю687402 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл.2 (22) Заявлено 2006.77 (21) 2497135/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

G R 19/02

Государственный «омнтет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.09.79. Бюллетень N9

Дата опубликования описания 2509.79 (53) УДК 681 . 32 5 . 66 (088.8) Д.В.Лебедев, Б.A.Ïàìôèëîâ > A.Ô.Ïðoêóíöåâ и Г.И.Шаронов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АМПЛИТУДНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

НУЛЬ-ОРГАН

Изобретение относится, к электроиэмерительной технике и может быть использовано в мостах и компенсаторах переменного тока. Известен амплитудно-дифференциальный нуль-орган, содержащий два согласующих устройства, выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора, и три усилителяограничителя, выходы которых соединеныы с входами элемента И (11 .

Однако этот нуль-орган имеет трехканальную структуру, обусловленную необходимостью исключения неоднозначности информации. Кроме того, в нем из двух сравниваемых дополнительных сигналов только один изменяет свою величину при изменении соотношения амплитуд сравниваемых гармонических сигналов, что снижает чувствительность

Известны амплитудно-дифференциальные нуль-органы, содержащие два согласующих устройства, компаратор, два усилителя-огваличителя, элемент

ЗАПРЕТ, ййтегратор и элемент И (21

Недостатком этого нуль-органа является уменьшение чувствительности и соответственно точности сравнения гармонических сигналов по амплитуде при изменении фазового "двига между сравниваемыми сигналами, которое осо бенно пРоявляется при фазовых сдвигах от +М/2 до + 3 Х/2 (от — -Ф/2 до — 3 1т/2) .

Цель изобретения — повышение точности сравнения гармонических сиг1О налов по амплитуде и исключение неоднозначности информации.

Для этого в предлагаемое устройство, содержащее два согласующих устройства, выход одного из которых подключен к одному из входов компаратора и через усилитель-ограничитель — к прямому входу элемента

ЗАПРЕТ, выход которого соединен с одним из входов интегратора, инверсный вход элемента . ЗАПРЕТ подключен . к одному иэ входов элемента И и к выходу компаратора, второй вход которого соединен через усилительограничитель со вторым входом элемента И, выход которого .подсоединен ко второму входу интегратора, введены блок управления и управляемый инвертор, причем выход второго согласующего устройства соединен с одним иэ входов блока управления и

687402 информационным входом управляемого инвертора, подключенного выходом к входу второго усилителя-ограничителя и второму входу компаратора, управляющий вход управляемого инвертора подсоединен к одному из выходов блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу интегратора, второй вход управляемого инвертора соединен с выходом первого усилителя-ограничителя.

При этом блок управления может содержать формирователь импульсов, четыре элемента И, ВБ-триггер, два элемента ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ и два .Т-триггера, причем один из 15 входов блока управления соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам %Ьтриггера, инверсным входом первого и второго элементов ЗАПРЕТ и входам первого элемента .ИЛИ, выходы элементов ЗАПРЕТ подключены через второй элемент ИЛИ к одному иэ входов четвертого элемента И, выход .кото- 25 рого соединен со счетньм входсм одного из Т-триггеров, прямой выход которого соединен са счетным входом второго Т-триггера, выход первого элемента ИЛИ подключен через третий 30 элемент И k третьему входу второго элемента ИЛИ, инверсный выход первого Т-триггера подключен ко второму входу третьего элемента И, а инверсный выход второго Т-триггера соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход RS триггера и прямой выход втоРого Т-триггера подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно. О . rla фиг. 1 представлена Функциональная схема предлагаемого нуль-органа, на фиг. 2 — функциональная схема блока управления; на Фиг. 3 и

4 — временные диаграммы, поясняющие работу нуль-органа (соответствуют случаю . совпадения момента начала измерения с отрицательной полуволной сигнала V ); на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу устрой-. ства, момент начала измерения совпа- 50 дает с положительной полуволной сигнала Ч ), на Фиг, 5 — графики зависимости точности сравнения гармонических сигналов по амплитуде от

Фазового сдвига между ними. 5$

Нуль-.орган содержит согласующие устройства 1 и 2, компаратор 3, первый усилитель-ограничитель 4, элемент ЗАПРЕТ 5, интегратор 6, элемент

И 7, второй усилитель — ограничитель щ

8, блок управления 9 и управляемый инвертор 10.

Блок управления содержит формирователь импульсов 11, элементы И

12-15, RS-триггер 16, элементы

ЗАПРЕТ 17 и 18, элементы ИЛИ 19 и

20, два Т-триггера 21. и 22.

Гармонический сигнал М через согласующее устроство 1 (см.фиг.Ça и Фиг.4 а) поступает параллельно на один из входов компаратора 3 и на вход усилителя-ограничителя 4, сигнал с выхода которого (см. Фиг.З в и Фиг. 4 в) одновременно подается ,на прямой вход элемента ЗАПРЕТ 5 и

1 на первый вход блока управления 9, т.е. на первые входы элементов И 12 и

13.

Гармонический сигнал V через согласующее устройство 2 (см.фиг.За и фиг. 4 а) одновременно поступает на информационный вход управляемого инвертора 10 и на второй вход блока управления 9, т,е, на вход формирователя импульсов 11, который вырабатывает короткий импульс на первом выходе (см. Фиг. 3 с и фиг.4 с) в момент достижения входным сигналом максимального значения, а на втором выходе (см.фиг. 3 и и фиг.46)в момент достижения минимального значения. Сигналы с выходов формирователя импульсов 11 одновременно поступают на вторые входы элементов

И 12 и 13, а также на прямые входы элементов ЗАПРЕТ 17 и 18.

Сигналы с выходов элементов И 12 и 13 (см. Фиг. 3 е и f и фиг.4 е и f ) одновременно подаются на первый"и второй входы RS-триггера 16, входы элемента ИЛИ 19 и инверсные входы элементов ЗАПРЕТ 17 и 18. Сигналы с выходов последних (см.фиг.З о и р и фиг. 4 о и р) поступают на . входы элемента ИЛИ 20. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 19 (см. Фиг. 3 m и фиг. 4 m) подается на один иэ входов элемента И 14, на второй вход которого поступает сигнал с инверсного выхода Т-триггера 21 (см. Фиг.Çt и -фиг.4 t ), т.е. импульсы с выхода элемента И 14 (см. Фиг. 3 п и фиг. 4 n) поступают на один из входов элемента ИЛИ 20 только в том случае, когда Т-триггер 21 находится .в нулевом состоянии.

Когда ближайшее от начал измерения амплитудное значение сигнала Ч является отрицательным (см. Фиг. 3 а), первый импульс с выхода элемента

ИЛИ 19 (см. Фиг. 3 а) через элемент

И 14 не передается (см. Фиг. Çn). A если ближайшее, от начала измерения амплитудное значение сигнала Ч(является положительным (см. Фиг. 4 a) то первый импульс с выхода элемента

ИЛИ 19 (см. Фиг. 4 m), проходит через элемент И 14 (см. Фиг. 4 и) на один из входов элемента ИЛИ 20, что позволяет сократить время ожидания начала сравнения гармонических сиг)налов Ч и. Vg ao амплитуде.

687402

С выхода элемента ИЛИ 20 сигнал (cM. фиг. 3 q и фиг. 4 q) подается на один из входов элемента И 14, на второй вход которого поступает сигнал с инверсного выхода Т-триггера

21 {см . фиг . 3 v и фиг., 4 v) . По этому с выхода элемента И 14 на вход счетчика, состоящего из т-триггеров

21 и 22, за время измерения могут поступить только два импульса (см. фиг. 3 г и фиг.4 r ) . Счетчик к началу измерения должен быть сброшен, т,е. с пряьих выходов Т-триггеров и снимается сигнал низкого уровня (см. фиг. 3 s и ц, фиг. 4 з и u ) .

С приходом первого импульса с выхода элемента И 14 (см. фиг. 3 и фиг. 4r ) "-триггер 21 перебрасывается в единичное состояние, и сигнал с его прямого выхода (см. фиг. Çs и фиг. 4 s } поступает на вход Т-триггера 22. С приходом вто=рого импульса с выхода элемента И 14 (см. фиг. Зг и фиг. 4 r ) T-триг.гер 21 перебрасывается в нулевое состояние (см. фиг. 3 9 и фиг. 4 S ), а Т-триггер 22 — в единичное {см. фиг. 3 и и фиг 4 v )), и сигнал с его прямого выхода поступает н - тправляюигяй вход интегратора 6 ..

В случае фазового сдвига между сравнизазкя::;,:= гармоническими сигналами3О

Y и М . нах=...>:-:.=»щегося э пределах от ,7/2 до + »,. » =-: = =;= .-. 3 а и фиг. 4 а), ближайший оТ начала отсчета импульс с выхода элемента И 12 (см. фиг. 3 а, е и фиг. 4 а„е) 35 устанавливает RS-триггер 21 в единичное состояние (см. фиг. 3 à, g u фиг. 4 a g) a в случае фазового сдвига между V< и V> в пределах %/2 до 3 В/2 (см.фиг . 3 в и фиг. 4 в) 4Q ближайший от начала отсчета импульс с выхода элемента И 13 (см. фиг . 3 Ь, f и фиг . 4 Ь, f) устанавливает RSтриггер 16 в нулевое сОстояние (см. фиг. 3 Ь, g и фиг-. 4 Ь, g) .

Сигнал с прямого выхода RS-триггера подается на управляющий вход управляемого инвертора 10, который инвертирует гармонический сигнал

Ч, (см. фиг. 3 h и фиг. 4 h), подаваеьый на его информационный вход, при наличии сигнала низкого уровня с выхода RS-триггера и передает неинвертированный входной сигнал (см. фиг. 3 h . и фиг. 4 h) если

RS-триггер 16 находится в единичном состоянии.

Сигнал с выхода управляемого инвертора 10 инвертирован (см.фиг. 3 h и фиг. 4 h), если RS-тригГер 16 находится в единичном состоянии. ЬО

Сигнал с выхода управляемого инвертора 10 (см. фиг. 3 h и фиг.4h) одновременно подается на второй вход компаратора 3 и на вход усилителяограничителя 8, с выхода которого 65 сигнал (см. Фиг. 3 i и фиг. 4 i) поступает на Один из входов элемента

И 7, на второй вход которого подается сигнал с выхода компаратора 3 (см. фиг. 3 j и фиг. 4 j) . Кроме того, сигнал с выхода компаратора 3 одновременно поступает и иа инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 5, с выхода которого сигнал (см. фиг. 3 к и фиг. 4 к) подается на один иэ информационных входов интегратора б, на второй информационный вход которого поступает сигнал с выхода элемента °

И 7 {см. Фиг. 3 строка Х и фиг,4 1, Уровень сигнала на выходе интегратора б (см.фиг. 3 w и фиг. 4 w) остается неизменным при подаче на

его управляющий вход сигчала низкого уровня (см. фиг. Зв и фиг. 4п ) и пропорционален разности длительностей сигналов, подаваемых на его информационные входы {см. фнг.3 к и

Ъ и фиг. 4 к и Ъ) при наличии сигнала высокого уровня на его управл пощем входе (cM фиг. 30 и фиг. 4 0 ) .Этим достигается устранение ложной информации, обусловленной изменением режима работы управляемого инвертора 10 (см. фиг. 3 h и фиг. 4 h).

Полярность сигнала на выходе .интегратора б (см . фиг . 3 ц и фиг. 4 w) несет однозначную информацию о соотношении амплитуд сравниваемых гармонических сигналов V и V>, причем точность сравнения, предлагаемого амплитудно-дифференциального нуль-органа (см . фиг . 5 Ь ) выше, чем у известных устройств (см. фиг.5a) ри фазовых сдвигах между сравниваемыми гармоническими сигналами в диапазоне от Ф/2 до 3 7 /2.

Применение: предлагаемого амплитудно-дифференциального нуль-органа для сравнения гармонических сигналов по амплитуде обеспечит по сравнению с известными устройствами повышение точности сравнения амплитуд гармонических сигналов при фазовых сдвигах между сравниваемыми сигналами от

@/2 до 3 p/2 и исключение неЬднозначности информации о соотношении амплитуд гармонических сигналов независимо от момента начала сравнения.

Формула изобретения

1. Амплитудно-дифференциальный нуль-орган, содержащий два согласующих устройства„ выход одного из;1 которых подключен к одному из входов компаратора и через усилительограничитель — к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с одним из входов интегра687402

Фиг >

Фиг.8 тора, инверсный вход элемента

ЗАПРЕТ подключен к одному из входов элемента И и к выходу компаратора, второй вход которого соединен через второй усилитель-ограничитель со вторым входом элемента И, выход которого подсоединен ко второму входу ..интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью позышения точности сравнения гармонических сигналов по амплитуде и исключения неоднозначности информации, в него введены блок управления и управляемый инвертор, причем выход второго согласующего устройства соединен с одним иэ. входов блока управления и информационным входом управляемого инвертора, подключенного выходом к входу второго усилителя-ограничителя и второму входу компаратора, управляющий вход управляемого инвертора подсоединен к одному из выходов блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу интегратора, второй вход управляемого инвертора соединен с выходом первого усилителя-ограничителя.

2. Нуль-орган по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит формирователь импульсов, четыре элемента И, RS-триггер, два элемента ЗАПРЕТ, два элемента ИЛИ и два Т-триггера, причем один из входов блока управления соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам RS-триггера, инверсным входам первого и второго элементов ЗАПРЕТ и входам первого элемента ИЛИ, выходы элементов ЗАПРЕТ подключены через второй элемент ИЛИ к одному из входов четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом одного из Т-триггеров, прямой выход которого соединен со счетным входом второго Т-триггера, выход первого элзмента ИЛИ подключен через третий элемент И к третьему входу второго элемента ИЛИ, инверсный вход первого T-триггера подключен ко второму входу третьего элемента

И, а инверсный выход второго Т-триггера соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход к8-триггера и прямой выход второго

Т-триггера подключены к первому и второму выходам блока управления соот. ветственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 417730, кл. G 01 R 19/02, 03.05.72.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 586419, кл. G 01 R 19/02, (по заявке 2144206), приоритет от 13 ° 06.75 (прототип) .

687402

Составитель И.Радько

Техред Л.Апферова Корректор R.Ïàïã.

Редактор Т.Иванова

Филиал ППП Патент, r .Ккгород, ул.Проектная,4

Закаэ 5997/55 Тирам 1090 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного ксиитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5