Цифровой следящий фазометр

(5 М з.з ВЕННЫЙ КОМИТЕТТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМССР ГОСУДАРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ 17 0 92 я .,ихих.г;зязПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ жене гр аш, А.Л ьмин во СССР(71) Московский институтдэнской авиации(56) Авторское свидетел ьсМ. 989491, кл, 6 01 й 25/ОАвторское свидетельсМ 1396083, кл. 6 01 В 25/ Изобретение относится к электрическим измерительным устройствам и может быть использовано для непрерывного слежения за разностью фаз электрических колебаний в системах хранения времени и радионавигации,Известен цифровой следящий фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, ключ, первый делитель частоты и линейный счетчик, а также генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты, линию задержки и реверсивный счетчик,Недостатком известного устройства является низкое быстродействие,Наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровой следящий фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, ключ, первый делитель частоты и линейный счетчик, а также последовательно соединенные генератор изме(54) ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ФАЗОМЕТР (57) Использование: электрические измерительные устройства, непрерывное слежение за разностью фаэ двух электрических колебаний в системах хранения времени и радионавигации. Сущность изобретения: устройство содержит 1 формирователь мерных импульсов (1), 1 ключ (2), 3 делителя частоты (3, 6, 7), 1 счетчик (4), 1 генератор измерительных импульсов (5), 1 элемент задержки (8), 1 реверсивный счетчик (9), 1 блок управления (10), 1 блок вычитания (11), 1 регистр (12), 2 блока сравнения (13, 14), 2 информационньх входа (15, 16), 1 устэно вочный вход(17). 3 ил,рительных импульсов, второй и третий делители частоты и линию задержки, а также реверсивный счетчик, последовательно соединенные регистр и блок сравнения и двэ блока управления, причем блок сравнения 4 содержит пя-,ь узлов сравнения кодов и два Ф элемента И. СОНедостатком является низкое быстро- ( ) действие, обусловленное длительными про- СО цессами измерения при скачках фаз, Ц первоначальном включении прибора и при переходе измеряемои размести фаз через Мчи Нуль".Целью изобретения является повышение быстродействия фазометра,Поставленная цель достигается тем, что в цифровой следящий фазометр, содержащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, входы которого соединены с информационными входами устройства, ключ, первый делитель частоты и счетчик, последовательно соединенные генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты и элемент задержки, причем выход генератора измерительных импульсов соединен также с вторым входом ключа, регистр, первый блок сравнения, реверсивный счетчик и блок управления, причем первый и второй выходы первого блока сравнения и выход второго делителя частоты соединены соответственно с первым, вторым и четвертым входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы регистра и реверсивного счетчика соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого блока сравнения, информационные входы оегистра соединены с входами счетчика, введены второй блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока управления, и блок вычитания, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, выходы реверсивного счетчика и регистра соединены с первыми и вторыми информационными входами блока вычитания, выходы которого соединены с одной группой входов второго блока сравнения, другая группа входов которого является установочной, выход третьего делителя частоты соединен с управляющим входом регистра, выход элемента соединен с входом сброса счетчика. На фиг.1 приведена структурная схемацифрового следящего фазометра; на фиг,2 -структурная схема блока управления; нафиг,З - структурная схема блока вычитания.Цифровой следящий фазометр содержит формирователь 1 мерных импульсов,ключ 2, первый делитель 3 частоты, счетчик4, генератор 5 измерительных импульсов,второй делитель 6 частоты, третий делитель. 7 частоты, элемент 8 задержки, реверсивный счетчик 9, блок 10 управления, блок 11вычитания, регистр 12, первый и второй бло-ки 13 и 14 сравнения. Входы 15 и 16 являются соответственно первым и вторыминформационными входами устройства,Входы 17 блока 14 являются установочнымивходами устройства,Блок управления 10 (фиг.2) содержит четыре элемента 18 - 21 И; два элемента 22 и23 ИЛИ и элемент 24 НЕ, причем первыйвход блока вычитания соединен с первымвыходом первого блока сравнения 13, второйвход - с вторым выходом блока 13, третийвход - с выходом блока 14 и четвертый вход -с выходом второго делителя частоты 6. 5 10 15 20 25 30 35 40 е 45 50 55 Блок 11 вычитания (фиг.З) содержит первую группу 25 и вторую группу 26 сумматоров по модулю два и полный сумматор 27, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 13 сравнения,Фазометр работает следующим образом.Формирователь 1 мерных интервалов формирует импульс, длительность которого пропорциональна разности фаз входных сигналов, поступающих на входы 15 и 16 фазометра, На выходе ключа 2 формируется пачка импульсов, число импульсов в которой пропорционально разности фаз, а частота равна частоте импульсов, генерируемых генератором 5, Делитель 3 служит для выбора коэффициента пропорциональности. Делители 3, 6 и 7 в совокупности определяют требуемую скорость обработки информации (отслеживания изменений разности фаз) и точность измерения. Счетчик 4 преобразует информацию, поступающую на его вход в аиде пачки импульсов,в цифровой двоичный код. По сигналу с выхода делителя 7 информация из счетчика 4 переписывается в регистр 12 в параллельной форме, После этого импульсом с выхода элемента задержки 8 счетчик 4 сбрасывается в исходное состояние и начинает новый цикл измерения, Разрядность блоков 4, 9 и 12 одинакова. В блоке 13 сравнения сравнивается информация, содержащаяся в блоках 9 и 12. На первом выходе блока 13 появляется положительный ,сигнал в том случае, когда содержимое реверсивного счетчика 9 больше содержимого регистра 12; на втором вь 1 ходе - . при противоположной ситуации, При равенстве кодов сигналы на обоих выходах блока 13 - нулевые. Блок 11 вычитания реализует вычитание иэ большего числа меньшего путем (фиг.З) преобразования меньшего числа в дополнительный код и суммирования его с большим числом, В соответствии с алгоритмом получения дополнительного кода числа в разряд переноса сумматора 27 добавляется "единица", а информационные разряды преобразуемого числа инвертируются. Выбор числа, для которого определяется дополнительный код, определяется сигналами управления с блока сравнения 13.В блоке сравнения 14 осуществляется сравнение полученной разности с кодом "М/2" - половина максимально возможного кода "М". Результат сравнения определяет направление отслеживания изменения разности фаэ. Для выбранной разрядности блоков фазометра значение "М/2" является постоянным, На выходе блока 14 формируется положительный потенциал в том случае, когда код разности больше кода "М/2", В противном случае значение этого сигнала - нулевое, а на выходе элемента НЕ 24 в блоке 10 управления - единичное,При получении фазометром новой информации (в регистре 12) возможны (кроме совпадения с предыдущим отсчетом) четыре различные ситуации: содержимое блока 9 больше содержимого блока 12; разность больше значения "М/2"; целесообразен (по быстродействию) режим сложения (с переходом через "нуль"); содержимое блока 9 меньше содержимого блока 12; разность меньше значения "М/2"; целесообразен режим сложения; содержимое блока 9 меньше содержимого блока 12, разность больше значения "М/2", целесообразен режим вычитания (с переходом через "нуль"); содержимое блока 9 больше содержимого блока 12; разность меньше значения "М/2", целесообразен режим вычитания.Предположим, для ситуации а(М = 1000) (М/2 = 500), содержимое реверсивного счетчика 997, содержимое регистра 003,При этом положительный сигнал формируется на первом выходе блока 13 и, поступая на блок вычитания 11, формирует дополнительный код содержимого регистра 12, С выхода сумматора 27 формируется (двоичный) код разности, десятичный эквивалент которого равен "994"; этот код в блоке 14 сравнивается с кодом "500", в результате чего на выходе блока 14 формируется положительный сигнал, поступающий на третий вход блока 10 управления, На выходе элемента НЕ 24 - нулевой сигнал. Таким образом, на обоих входах элемента И 18 - единичные сигналы, и импульсы с делителя 6 проходят на его выход, и через элемент 22 ИЛИ поступают на вход сложения реверсивного счетчика, С каждым импульсом реверсивный счетчик последовательно проходит состояния; 998, 999 и 000; в момент перехода в состояние "000" содержимое счетчика 9 оказывается меньше, чем содержимое регистра 12, что вызывает исчезновение сигнала на первом выходе блока 13 и появление сигнала на его втором выходе; в тот же момент времени блок вычитания вычитает содержимое счетчика из содержимого регистра и, так как разность теперь меньше чем "М/2", на его выходе формируется нулевой сигнал, а на выходе элемента НЕ 24 - единичный, Таким образом открывается элемент И 19 и импульсы с делителя 6 далее проходят через него, а не через закрытый элемент И 18. Сложение продолжается - в данном случае последовательно по кодам: 001, 002 и 003, после чего на обоих выходах блока 13 формируются нулевые сигналы, элементы 18-21 закрываются и процесс отслеживания заканчивается.В остальных ситуациях устройство функционирует аналогично, реализуя оптималь 5 ное направление отслеживания измененийв разности фаз для каждой пэры отсчетоввходной информации. При этом в ситуациив (аналогично ситуации а) и роисходит в процессе отслеживанйя переключение с одного10 элемента И в блоке управления на другой, ав остальных ситуациях такого переключенияне происходит.Таким образом, при любом сочетаниисодержимого блоков 9 и 12 фазометр осуще 15 ствляет отработку(отслеживание) измененияразности фаз в оптимальном направлении,что повышает его быстродействие,Формула изобретенияЦифровой следящий фазометр, содер 20 жащий последовательно соединенные формирователь мерных интервалов, входыкоторого соединены с информационнымивходами устройства, ключ, первый делительчастоты и счетчик, последовательно соеди 25 ненные генератор измерительных импульсов, второй и третий делители частоты иэлемент задержки, причем выход генератора измерительных импульсов соединен также с вторым входом ключа, регистр, первый30 блок сравнения, реверсивный счетчик иблок управления, причем первый и второйвыходы первого блока сравнения и выходвторого делителя частоты соединены соответственно с первым, вторым и четвертым35 входами блока управления, первый и второйвыходы которого соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы регистра иреверсивного счетчика соединены соответ 40 ственно с первыми и вторыми входами первого блока сравнения, информационныевходы регистра соединены с выходами счетчика,отличаю щийсятем,что,с цельюповышения быстродействия, в него введены45 второй блок сравнения; выход которого соединен с третьим входом блока управления,и блок вычитания, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого50 блока сравнения, выходы реверсивногосчетчика и регистра соединены с первыми ивторыми информационными входами блокавычитания, выходы которого соединены спервой группой входов второго блока сравне 55 ния, вторая группа входов которого являетсяустановочной группой входов устройства,выход третьего делителя частоты соединен суправляющим входом регистра, выход элемента задержки соединен с входом сбросасчетчика./5 1 рп 1 волггвг.пп, с 1 л:юс льскпй к ц 1 бинаг Пагент", г. У город, ул.Гагарина 10 аква 2502 Н НИИИ(1 Г",су/ з 1 ираквен по о ком 1 те га по изобрете 11%35, 1 Лпсквд, Ж 35, Раушск ПоЯМнаб исноеткрытиям пр