Фазометр

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИД ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола (72) В,Р,Лехтман(56) Авторское свидетельство СССР у 411385, кл. С 01 К 25/00, 1972.Авторское свидетельство СССР ( 1190293, кл, С 01 К 25/00, 13.03.84.(57) Изобретение относится к электро- измерительной технике, Цель изобретения - повьшение точности измерения и быстродействия устройства. фазометр содержит усилитель 1,1 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3,1 формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор4.1, компаратор 5.1, управляющий счетчик 6, 1, нуль-орган 7. 1, элемент И9 и делитель частоты 11. Введениевторого канала измерения, включающегоусилитель 1,2 постоянного тока, фазосдвигающий блок 2.1, блок 3.2 формирования дополнительных синусоидальныхнапряжений, коммутатор 4,2, компаратор 5.2, управляющий счетчик 6,1,нуль-орган 7,2, триггеры 8 и 13, элемент И 10, формирователь коротких импульсов 12, реверсивный счетчик 14,и образование новых. связей позволяютфазометру нзмерать разность фаз двухсигналов за время, равное или немногоменьшее одного периода входных сигналов. 1 ил. С:1264Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для точного измерениямгновенного значения разности Фаздвух синусоидальных напряжении низких5и ицфранизких частот в цнформационцоизмерительных системах, системах регулирования и контроля г. Фазовымпредставлением информации, в частности, в устройствах противоаварийных автоматических эцергосистем.ель изобретения - расширение фуцкциональных возможностей фазометра.Па чертеже изображена структурнаясхема предлагаемого фазометра,Фазометр содержит первый 1.1 ивторой 1.2 усилители, постоянного тока(УПТ) Фазосдвигающие блоки 2,1 и 22,блоки 3.1 и 3,2 Формирования дополнительных сицусоидальцых цапрякений,коммутаторы 4.1 и 4,2, компараторы5,1 и 5.2, управляющие счетчики 6,1,и 6,2, нуль-органы (1 О) 7,1 и 7,2,триггер 8, элементы И 9 и 10, делитель 11 частоты, Формирователь 12 ко- д 5ротких импульсов (ФИ), управляющийтриггер 13, реверсивцыц счетчик 14.Усилители 1.1 и 1.2 постоянноготока соединены со входами Фазометра,Выходы усилителей 1.1 и 1,2 постоянного тока соединены со входами Фазосдвигающих блоков 2. й 2.2, первымивходами блоков 3, и 3.2 формированиядополнительных сицусоидальных напряжении и входами нуль-органов 7.1 и7,2, Выходы блоков Формировация до 35полнительцых синусоидальных цапряжений через последовательно соединенные коммутаторы 4.1 и 4.2, компараторы 5.1 и 5,2 соединены со входами управляющих счетчиков 6, 1 и 6.2, выхо 40ды которых соединены соответственнос управляющими входами коммутаторов4.1 и 4.2, Выход компаратора 5,1,кроме того, соединен с суммирующимвходом реверсивного счетчика 14, а45выход компаратора 5.2 соединен черезвторой элемент И 10 с вычитающим входом реверсивного счетчика 14. Выходынуль-органов 7.1 и 72 соответственносоединены с первыми и вторыми входамитриггера 8, прямой выход которого со-единен со входом первого элемента И9, инверсный выход того же триггера8 через делитель 11 частоты соединенсо вторым входом первого элемента И9, выход которого соединен с первымвходом второго (управляющего) триггера 13 и через формирователь 12 корот 100 2ких импульсов со входамиСброссчетчиков 14 6, и 6,2, Выход нульоргана 7дополнительно соединен совторым входом триггера 13, а его выход - со вторым входом второго элемецта И 10,Фазометр работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии до начала счета счетчики 6, 1 6,2 и 14 находятся в произвольцом состоянии,триггеры 8 и 13 - также в произвольном состоянии, например в состоянииц 0, измеряемое входное напряжение,поступающее на вход УПТ 1.1 опережаетпо Фазе опорное напряжение, поступающее на вход УПТ 1.2.С началом процесса измерения в момент прохокдеция входного напряжениячерез нуль (от минуса к плюсу), ИО7.1 вырабатывает импульс, перебрасывающий триггер 8 в состояние "1", Обратный переход триггера 8 в состояние Оц происходит, когда опорное напряжение проходит нуль (от минуса кплюсу), и НО 7.2 вырабатывает соответствующий импульс,Переход триггера 8 в состояние "1"вызывает появление высокого уровнянапряжения ца выходе элемента И 9, азначит, и на входе ФИ 12, который вырабатывает короткий импульс, устанавливающий счетчики 6.1, 6.2 и 14 в исходное с.остояцие, а управляющий триггер 13 в состояние "0", Таким образом Фазометр устанавливается в исходное состояние,Изменяя коэффициент деления делителя 11 частоты можно регулировать,какой по счету переход триггера 8 всостояние "1" приведет к установлению Фазометра в исходное состояние,а следовательно, и менять длительность цикла измерения.С выхода УПТ 11 напряжение поступает на один вход блока 3, 1 и навход Фазосдвигающего блока 2,1, который обеспечивает сдвиг исследуемогонапряжения на 90 . С выхода блока2,1 исследуемое напряжение, поступаетна второй вход блока 3.1. В исходном состоянии входное напряжение равно нулю, счетчики 6,1 и 6.2 находятся в нулевом состоянии, в коммутаторе 4.1 замкнут ключ, подключающий на вход компаратора 5.1 дополнительное напряжение Ь,(й) от блоков формирования, 1264100Б момент прохождения Ц,черезнуль (от минуса к плюсу) компаратор5, 1 вырабатывает короткий импульс,который записывается в счетчик 6,1,При этом увеличение текущего состояния счетчика 6. 1 приводит к размыканию ключа, подающего напряжение13 д(1), и замыканию ключа, подающегонапряжение У(С), Когда напряжениеБ, (1) пройдет через нуль, ца выходе Окомпаратора 5,1 сформируется новыйимпульс и т,д. Таким образом на выходе компаратора 5.1 образуется последовательность коротких импульсов,Аналогично, на выходе компаратора 155,2 также сформируется другая последовательность импульсов,Импульсы с выхода компаратора 5.1поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14, а импульсы с вы хода компаратора 5.2 через элемент И10 поступают на вычитающий вход счетчика 14.Изменение текущего состояния счетчика 14 на единицу регистрирует изме нение текущего значения фазы на величинудт: 2- (1)игде п - количество добавочных напря 30жений, вырабатываемых блоком 3.1.Поступление импульсов с выхода компаратора 5,2 на вычитающий вход счетчика 14 блокируется управляющим 35 триггером 13 и элементом И 10 на время, пока опорное напряжение це пройдет через нуль (также от минуса к плюсу). При переходе опорного напря-: жения через Нуль гмпульс с выхода НО 4 О 7.2 перебросит управляющий триггер13 в состояние "1" и последний разрешит прохождение импульсов с выхода компаратора 5.2 на счетчик 14, в результате чего в счетчике 14 запишется 45 число, пропорциональное разности фаз между вторым и опорным напряжениями.Затем, если разность фаз не меня- .ется, т.е. периоды входного и опорно"5 О го напряжений постоянны, то на каждый импульс, поступающий на суммирующий вход счетчика 14 с компаратора 5,1 поступит импульс на вычитающий вход того же счетчика с компаратора 5.1.При этом, очевидно, результирующее значение числа, записанного в счетчике 14, не изменяется,Но если разность фаз изменится,что возможно лишь прц изменении периода одного из напряжений, то результирующее число в счетчпке 14 такжеизменится.Лля определенности допустим, чторазность Фаз увеличилась за счет уве"личения периода входного напряжения.При этом увеличивается интервал междуимпульсами последовательности ца выходе компаратора 5,1 и поэтому цакаждый вычитающий импульс в счетчик.14 поступит несколько суммирующих,что приведет к увеличению числа, записанного в счетчике 14 Следовательно, в счетчике 14 будет записано число, отражающее текущее, т.е. мгновенное значение разности фаз входного иопорного напряжений. При этом значение записанного числа будет изменяться синхронно с мгновенным значениемоизмеряемой разности Фаз,Предлагаемый фазометр позволяет измерять мгновенное значение разцостн Фаз двух сццусоцдальцых цапряжешш многократцо в течение одного периода исследуемого напряжения,что (по сравнению с существующимц типами фазометров) обеспечивает более высокую точность и быстродействие измерения.Формула изобретенияФазометр, содержащий усилитель постоянного тока, вход которого подключен к измеряемому сигналу, Фазосдвигающий блок, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, блок Формирования дополнительных синусоидальных напряжений, первый вход которого подключен к выходуусилителя постоянного тока, а второй - к выходу фазосдвигающего блока, коммутатор, входы которого подключены к выходам блока формирования дополнительных синусоидальцых напряжений,.компаратор, вход которого подключенк выходу коммутатора, управляющийсчетчик, вход которого подключен квыходу компаратора, а выход - и управляющему входу коммутатора, нульорган, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, делитель частоты, элемент И, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него введечы дополнительно Усилитель постоянного тока, вход коСоставитель В.1 ЦубинТехред А.Кравчук Корректор Е.Рошко Редактор А,Ревин Заказ 5556/45 Тираж 728 Подписное В 11 ИИ 11 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 45Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1264 торого подключен к опорному сигналу, нуль-орган, фаэосдвигающий блок, блок формирования дополнительных синусоидальных напряжений, коммутатор, компаратор, управляющий счетчик, а также два триггера, элемент И, формирова,тель коротких импульсов, реверсивный счетчик, при этом выход введенного усилителя постоянного тока соединен с входами второго нуль-органа, второ го фазосдвигающего блока, первым входом второго блока формирования дополнйтельных синусоидальных напряжений, вторр 9 вход которого соединен с выхо дом второго фазосдвигающего блока, а выход - с входом второго коммутатора, выход которого через второй компаратор соединен с входом второго управляющего счетчика и первым входом второго элемента И, выход которого сое 1 ОО вдинен с вычигающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого компаратора, выходы каждого из нуль-органов соответственно соединены с входами первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, инверсный выход того же триггера через делитель частотысоединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен спервым входом второго триггера и через формирователь коротких импульсовсо входами Сброс всех счетчиков,второй вход второго триггера соединенс выходом второго нуль-органа, выходвторого триггера соединен с вторымвходом второго элемента И, выход второго управляющего счетчика соединен свторыми входами второго коммутатора,