Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 1406512)4 С 25 0 ТБЕННЫИ КОМИТЕТ СМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР О ПО С ИЗОБРЕТЕНИЯ " т.;(56) Авторско В 617474, кл.Авторское 155865, кл, 4) ШВРОВой7) Изобрете техническим и тво СССР О, 1974. о СССР 4, 962. свидетель С 01 К 25/ видетельст С 01 К 25/ ГАЗОМЕТР ие относит мерениям,(5 (5 астнос(21) 4156581/ (22) 05.12,86 (46) 30,06,88 (71) Централь ский институ и картографии (72) А.А.Гени и Г.Г.Победи (53) 621.317 С 8 ИДЕТЕПЬСТВУ к фазоизмерительным устройствам свето- и радиодальномеров,а также радиогеодезических систем, которые позволяют измерять как абсолютные эначенифазового сдвига между двумя фазосравниваемымн сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихсяобъектов, на которых установленымобильные станции радиогеодеэическихсистем. Цель изобретения - расширенифункциональных возможностей, повьппенне помехоустойчивости и надежностиработы цифрового фаэометра. Устройство содержит фазовращатель 1, фазовый детектор 2, узел 3 управления,счетчик 24 импульсов, индикатор 25,1406512 источник 5 оптического излучения ифотоприемник 8. В предлагаемом цифровом фазометре дополнительно предусмотрены источники 6 и 7 оптического излучения, поворачивающийсядиск 4 с прорезями, фотоприемники9,10 и соответствующая электроннаясхема, включающая элементы ИЛИ 11-15,элементы И 16-19, М-триггеры 20-23и элементы 26-29 задержки, Источники 5-7 оптического излучения ифотоприемники 8-10 размещены по окружности, центром которой являетсяось вращения диска 4, равномерно,1Изобретение относится к радиотех ническим измерениям, в частности к фазоизмерительным устройствам свето- и радиодальномеров, а также радио- геодезических систем, которые позволя ют измерять как абсолютные значения фазового сдвига между двумя Фазосравниваемымн сигналами, так и отслеживать изменения этого сдвига, обусловленные перемещением движущихся объектов, на которых установлены мобильные станции радиогеодезических систем.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности работы цифрового фазометра в различных ус 15 ловиях эксплуатации.На чертеже изображена структурная схема цифрового фазометра.Цифровой фазометр содержит фазовращатель 1, фазовый детектор 2, узел 20 3 управления, диск 4 с прорезями, источники 5-7 оптического излучения, фотоприемники 8-10, логические элементы ИЛИ 11-15, логические элементы И 16-19, КЯ-триггеры 20-23, ревер 25 сивный счетчик 24 импульсов, индикатор 25 и элементы 26-29 задержки.Выход фазовращателя 1 соединен с первым входом Фазового детектора 2, второй вход которого и вход фазо- ЗО вращателя 1 являются входами цифрового фаэометра, выход Фазового детектора 2 соединен с входом узла 3 управления, ось двигателя которого механически соединена с осью Фазовращателя т.е. расстояние, между ними по окружности равно дуге 120 . В процессеоработы фазометра диск 4 с прорезями вращается и прорези пересекают идущее от источников 5 - 7 оптическое излучение. В эти моменты на входе каждого фотоприемника 810 возникает импульсный сигнал. Прорези на диске 4 размещены равномерно по кругу, их количество определяется ценбй деления шкалы, а ширина и длина определяется конструктивно в зависимости от расположения источников 5 - 7 оптического излучения и Фотоприемников. 1 ил. 2и осью диска 4 с прорезями, через которые три источника 5-7 оптического излучения оптически связаны с соответствующими тремя фотоприемниками 8-10, четыре цепи,. каждая иэ после довательно соединенных одного из четырех элементов ИЛИ 11-14, четырех элементов 26-29 задержки, четырех ВЯ-триггеров 20-23 и четырех элементов И 16-19 соответственно выходом элемента И 16 соединена с вторым входом КЯ-триггера 21 второй цепи, выход которого соединен с знаковым входом с 1 реверсивного счетчика 24, выход которого соединен с индикатором 25, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ 15, первый вход которого соединен с выходом элемента И 18 четвертой цепи, второй вход - с выходом элемента И. 19 второй цепи, выход элемента И 17 третьей цепи соединены с вторым входом КЯ-триггера 23 четвертой цепи, выход первого фотоприемника 8 соеди нен с вторым входом ВЯ-триггера 20 первой цепи, с первыми входами элементов ИЛИ 12 - 14, второй, третьей и четвертой цепей, выход второго фотоприемника 9 соединен с первым входом элемента ИЛИ 11 первой цепи, вторым входом элемента И 16 первой цепи, вторым входом элемента ИЛИ 13 третьей цепи и вторым входом элемен та И 17 третьей цепи, выход третьего фотоприемника 1 О соединен с вто 1406512рыми входами элементов ИЛИ 11-14первой,- второй и четвертой цепей,с вторым входом КЯ-триггера 22 третьей цепи и вторым входом элемента И19 второй цепи, источники 5 - 7 опти 5ческого излучения удалены от оси дис"ка 4 с прорезями на равное расстояние и смещены по окружности друготносительно друга на угол с, 10В состав каждого источника оптического излучения входят миниатюрныйисточник света (например, светодиоды), а в состав каждого фотоприемника - миниатюрный фотодиод и усилитель.15Ось вращения электродвигателя узла3 управления соединена с осью фазовращателя 1 и осью диска 4 с прорезямиДиск 4 с прорезями может быть выполнен из любого непрозрачного материала достаточной жесткости, диаметрдиска ограничивается возможностямикомпоновки цифрового фазометра. Прорези на диске размещены равномерно 25по диаметру диска, их количество определяется ценой деления отсчетнойшкалы, а ширина и длина определяетсяконструктивно в зависимости от расположения источников оптического излу-З 0чения и фотоприемников. Выше указанные три излучателя и три фотоприемника смещены при этом по окружностина некоторый угбл о( и удалены от осивращения диска 4 на равные расстояния,Реверсивный счетчик 24 импульсовможет быть реализован, например, намикросхеме К 561 ИЕ 14, а в качествеиндикатора 26 может быть использованзнакосинтезирующий полупроводниковый многоразрядный цифровой светодиод АЛС 318.Цифровой Фазометр работает следующим образом.45При подаче на вход цифрового фазометра двух сдвинутых по Фазе электрических, периодических сигналов,они поступают на соответствующие двавхода фазового детектора 2, один непосредственно, а другой - через фазовращатель 1. На выходе фазовогодетектора образуется при этом электрический сигнал, величина которого пропорциональна фазовому сдвигу междусигналами, поступающими на входыфазового детектора 2Сигнал с выхода фазового детектора 2 попадает навход узла 3 управления, содержащего усилитель и электродвигатель, который так поворачивает ось фаэовращателя 1, что электрический сигнал на выходе фазового детектора 2 стремится к нулю. Угол поворота оси фазовращателя оказывается при этом однозначно связанным с измеряемой раз ностью фаз.Поскольку в процессе работы фазометра диск 4 с прорезями поворачивается на угол Ы, то он пересекает идущее от источников 5-7 оптическое излучение, причем в момент, когда прорезь находится между излучателем и соответствующим Фотоприемником 8 - 10, на выходе Фотоприемника возникает импульсный сигнал, а гак -как источники 5 - 1 и фотоприемники 8 - 10 смещены по окружности на угол Ы, то при прохождении прорези между излучателями и фотоприемниками, на выходах последних электрические импульсы возникают последовательно.При вращении диска в одном направлении (например по часовой стрелке) первым импульсом с выхода фотоприемника 8 КБ-триггер 20 переводится в состояние, соответствующее появлению на его выходе логической единицы. Остальные КЯ-триггеры (21,22 и 23) устанавливаются в состояние, соответствующее появлению на их выходах логического нуля.1При возникновении второго импульса на выходе фотоприемника 9 КБ-триг." гер 21 через элемент И 16 переводится в состояние логической единицы, а КЯ-триггер 20 - в состояние логического нуля. На выходах КБ-триггеров 22 и 23 сохраняется при этом нулевое состояние. Дпя того, чтобы опрокидывание КБ-триггера 20 происхо дило после опрокидывания КБ-триггера 21 на выходе логическогоэлемента ИЛИ 11 включен элемент задержки (задерживающая интегрирующая цепочка) Аналогичные элементы задержки включены также и на выходе логических элементов ИЛИ 12 - 14. Электрический сигнал с .выхода КБ-триггера 21 поступает на знаковый вход Й реверсив 1 ного счетчика 24, определяя тем самым процесс алгебраического сложения (суммирование или вычитание).При возникновении третьего импульса на выходе фотоприемника 10 ВЯ- триггер 22 переводится в состояние логической единицы, а КБ-триггер 21в состояние логического нуля. Импульсный сигнал при этом через логический элемент И 19 и логическийэлемент ИЛИ 15 поступает на счетныйвход 9 реверсивного счетчика 24,показания которого регистрируются спомощью индикатора 25. Просуммированное число счетных импульсов, соответствующих копичеству пересечений про резями оптического канала, позволяетоперативно в автоматизированном ре)киме зарегистрировать угол Ы поворота диска 4, а следовательно и величи"1 ну измеряемой разности фаз, В случае )5изменения направления вращения дискапри пересечении прорезью оптичесого канала последовательно в единич-,оесостояние приходят КБ-триггеры2,23 и 20. На знаковый вход посту оает приэтом логический нуль чтооответствует режиму вычитания, ачетный импульс поступает в счетчик4 через логический элемент И 18 илогический элемент ИЛИ 15 после воззикновения электрического импульсаа выходе фотоприемника 8,с Предлагаемый цифровой фазометрпо сравнению с известными) обладаетвысокой помехоустойчивостью не на- ЗО9Жапливает ошибок, обусловленных влиянием различного рода случайных сигалов, и имеет простую электрическуюфему, позволяющую реализовать фазоЙетр при разпичных условиях эксплуатации радиогеодезических систем,как за счет расширения условий, вкоторых может эксплуатироваться свето- и радиодальномерная техника, таки за счет повышения надежности работы,дообусловленной существенным упрощением, электрической схемы. Формула изобретенияЦифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные фазовый детЕктор и узел управления, фазовращатЕль, ось которого механически соединЕна с осью двигателя узла управления и осью диска с прорезями, через кбторые источник оптического излученйя оптически связан .с фотоприемникОм, а также последовательно соециненные счетчик импульсов и индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности его работы вразличных условиях эксплуатации, внего введены оптически связанныечерез прорези диска дополнительныедва источника оптического излучениясоответственно с двумя фотоприемниками, четыре цепи, каждая из последовательно соединенных элементов ИЛИ,элементов задержки, КБ-триггеров иэлементов И, также введен элемент пятыйИЛИ, а счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем выход элемента Ипервой цепи соединен с вторым входом К 8-триггера второй цепи, выходкоторого соединен с знаковым входом реверсивного счетчика, счетныйвход которого соединен с выходомпятого элемента ИЛИ первый вход которого соецинен с выходом элементаИ четвертой цепи, а второй входс выходом элемента И,второй цепи,выхоп элемента И третьей цепи соединен с вторым входом Б 5-триггерачетвертой цепи выход первого фотоприемника соединен с вторым входомКЯ-триггера первой цепи, с первымивхоцами элементов ИЛИ второй, третьей и четвертой цепей и вторым входом элемента И четвертой цепи, выход второго фотоприемника соединенс первым входом элемента ИЛИ первойцепи, вторым входом элемента И первойцепи, вторым входом элемента ИЛИтретьей цепи и вторым входом элемента И третьей цепи, вьг",од третьегофотоприемника соединен с вторымивходами элементов ИЛИ первой, второйи четвертой цепей, с вторым входомКЯ-триггера третьей цепи и вторымвходом элемента И второй цепи, источники оптического излучения удалены от оси диска с прорезями на равное расстояние и смещены по окружности друг относительно друга на угол свыход фазовращателя соединен с входом фазового детектора, вход фазовращателя и второй вход фазового детектора являются входами цифрового фаэометра,