Цифровой дифференциальный фазометр

Республик ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ висимое от авт. Свидетельства-1, Кл. 6 01 г 25/041499118,118 яявленс 07,Х 11,1970 с присоединением заявКомитетобретений деламоткрыт риоритет при Совете Министре СССР9 3, УДК 621.317,77(088.8) Опубликовано 07,Х 11,1972, Бюллетень1Дата опубликования описания 13.11.1973 Авторыизобретени П, Юрченко, Ю. А. Скрипник и А. Д, Ниженский электродинамики АН Украинской СС Инс ЯЯ ВИТСЛ Ь г РОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФАЗОМЕ Изобретение касается фазоизмерительной техники и может быть использовано для измерения фазовых углов и фазовых отклонений относительно любого начального угла, а также В системах д ВтсыатическсГО реГулирс- ВЯНИЯ Пс фЯЗОВЫМ КССРДИНЯТЯМ.Известны цифровые фазометры, содержащие автоматические переключатели, фазовые детекторы, сумматоры, преобразователи, реверсивные счетчики и генераторы тактовых 10 импульсов, основанные а периодическом преобразовании сравниваемых по фазе напряжений, Недостатками этих устройств являются малая точность измерений на высоких частотах и невозможность определения фазовых 15 отклонений относительно пачальногс угла.Целью изобретения является повышение точности измерений фазовых углов и отклонений фазового сдвига относительно начального угла. 20Зта 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 соединены с управляющими входами автоматического переключателя и реверсивного счетчика импульсов, регистром с цифровой индикацией, входы которого сВ 5 Яаны с Выходами мпсГсразриднси 5 тПульс- и 1 но-потецпальной схемы совпадения, подсоединенной потенцияльпыып Входами к кодоВым выходам реверснвпого счетчика импульсов и импульсными - к нулевому выходу второго триггера распределителя импульсов, цифроаналоговымым преобразователем, включенным па выходе регистра и подключешым выходным зажимом ко входу сумматора папрттжений через ключ, управляющий вход которого соединен с вь 1 ходом потенциальной схемы совпадения, Входы которой подключены к нулевому выходу первого и единичному выходу второго триггеров распределителя импульсов и масштабным блоком с переключаемым коэффициентом передачи, включенньм между выходом сумматора нанряжешй; входом преобразователя наряжения в число импульсов и подсоедипе 1 Ным управляющим входом к нулевому выходу вторсго триггера распределителя импульсов.Кроме того, с целью обеспечения следящсГо рсжиыя измесепия, 1 стротство снабжено двумя триггерами, счетьй вход первого из которых через тумблер соединен с единичным Выходом второго триггера распределителя тх 1 у.1 ьссв, единичный выход его связан с единичным вхо 1 тм второго пз них, а единичный Выход последнего подключен к единичному Входу второго триггера распределителя импульсов.5 10 15 На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого цифрового дифференциального фазометра.Устройство содержит автоматический переключатель 1, фазовый детектор 2, сумматор напряжений 3, масштабный блок 4 с переключаемым коэффициентом передачи, преобразователь б 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, на выходе которого включены блок индикации 10 и цифроаналоговый преобразователь1, Выходной зажим цифро-аналогового преобразователя через ключ 12, управляемып выход.1 ь 1 м сигналом потенциальной схемы совР 1 адения 3, подключен ко второму входу сумматора напряжений 3. 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 8 и триггеры 19 и 20.На один вход фазового детектора 2 непрерывно подается Одно из сравниваемых по фазе напряжений С/1. На второй вход через автоматический переключательпоочередно воздействуют оба напряжения Е/1 и (1, Фазовый детектор 2 преобразует фазовый сдвиг между подаваемыми на его вход напряРкениями в пропорциональное 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 5 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 Р 1 улевое положение. При этом автоматический переключатель 1 подключает ко второму входу фазового детектора 2 напряжение У реверсивный счетчик 6 переводится в режим сложения, и в масштабном блоке устанавливается коэффициент передачи К,. На входе преобразователя б напряжения в число импульсов устанавливается напряжение Г= - = К 151(ч . + ю), где 5, - крутизна преобразования фазового детектора;Ю,. и 1- соответственно измеряемый фазовый угол и дополнР 1 тельный, обусловленный неидентичностью характеристик 1 саЯлов фазового детектора 2. 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Тот жс импульс, но с некоторой задерякой (на чертеже не показана), запускает преобразователь б напряжения в число импульсов и числО импульсов и=К 1515,(Р,. +У) фиксируется в реверсивном счетчике импульсов (здесь 52 - крутизна преобразователя 5).Второй импульс генератора 14 приводит триггер 16 в единичное положение. При этом ко второму входу фазового детектора подключается напряжение 1, а счетчик 6 переводится в режим вычитания. Происходит преобразование выходного напряжения фазового детектора 2 (l" = К 151 люр) аналогично первому такту. К концу второго такта в счетчике б содерРкится коп, У=-=п - и"=К 1515 р,. (результат грубого измерения). С приходом третьего импульса от генератора 14 триггер 16 переходит в нулевое положение, а 17 - в единичное. Перепад напряжения с нулевого выхода триггера 17 воздействует на импульсный вход схемы совпадения 8 и масштабного блока 4. При этом код У, переписывается из счетчика б в регистр 9, после чего счетчик 6 сбрасывается в нуль, а в масштабном блоке устанавливается коэффициент передачи К 2(К 2)К 1). Код, переписан. ный в регистр 9, индицируется в олоке индикации 10 и преооразуется в напряжение У, =-. иУ 1, цифро-аналоговым преобразовате 1лем 11. Здесь а =;, -- крутизна лреобра. зования цифро-аналогового преобразователя 11, Поскольку в этом такте сигналы с нулевого выхода триггера 16 и едРИ 1 ичного выхода триггера 17 совпадают, то схема совпадения 13 выдает напряжение, открывающее ключ 12, и выходное напряжение 1 цифроаналогового преобразователя 11 подается на второй вход сумматора напряжений 3.Полярность его выбрана противоположной полярности выходного напряжения фазового детектора 2, На входе преобразователя б устанавливается напряжение (I"=К,51(,. -- ср рр +в), где у.р результат грубого измеренияЭто напряжение преобразуется в число импУльсов и"=К 2515(Ух - Ггр+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 3, и происходит преобразование, аналогичное второму такту (п д=К,5151 р), К концу четвертого такта в реверсивном счетчике зафиксируется код У,=п " - и "= К,5,5, (ю., - у,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 тумблер 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.П р едмет изобретения1. 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, он снабжен масштабным блоком, электронным ключом, цифро-аналоговым преобразователем, регистром с цифровой индикацией, потенциальной и многоразрядной импульсно-потенциальной ситемами совпадений и распределителем импульсов, выполненным нз двух триггеров по схеме двоичного счета, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, выходы первого триггера соединены с управляющими входами автоматического переключателя и реверсивного счетчика импульсов, а выходы второго триггера соединены с потенциальными входами схем 5 совпадения и управляющим входом масштабного блока, вход регистра с цифровой индикацией подключен к выходу многоразрядной импульсно-потенциальной схемы совпадения, подсоединенной импульсными входами к ко О довым выходам реверсивного счетчика, выходрегистра соединен через цифро-аналоговый преобразователь с входом электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом потенциальной схемы совпадения, а 15 выход ключа присоединен к другому входусумматора напряжений, при этом масштабный блок с переключаемым коэффициентом передачи включен между выходом сумматора напряжений и входом преобразователя напря жепия в число импульсов, управляющий входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.2. Устройство по п. 1, отличающгеся 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 оставитель А. ИзюмоТехред Т, Миронова Корр" кторЧ Божки Н. Стельмах едактор Т. Л Заказ 737/Б ЦНИИПИ Ком о Тираж 404 бретений и открытий при Сов Ж, Раушская наб., д. 4/5 Изд. Ъ та по делам из Москва,Тпп Хрьк, фил. пред. Патент Подпсно Министров СССР