Цифровой фазометр

Ю: Е:",р -рд3 ОПИСАНИИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬС(22) Заявлено 010477 (21) 2467878/ Саюэ СоветскихСфнрелистическнхРеслублнк г 51)М. Кл,2 й 01 Я 2 У 08 с лрисоединеннем заявки Йо Государственный коинтет ссср по делам нзобретеннй н открытнй(088. 8) Опубликовано 052 0.79. Ьюллетен Дата опубликования описания 0(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении больших изменений фазы переменного напряжения,Известны циФровые фазометры, содержащие делители частоты, инверторы, триггеры, формирователи, схемы совпадения, триггерный фазометр 1,Однако он имеет недостаточную точность измерения.Известны цифровые фазометры, состоящие из первого и второго форми- рователя, соединенных с триггером, к выходам которого подключены входы элемента совпадения, вторые вхо,цы которого подключены к генератору импульсов заполнения, а выходы ко входам управляемого коммутатора. выход которого подключен ко входу элемента совпадения, второй входкоторого соединен с времязадающим устройством, а выход - со счетным входом счетчика импульсов. К одному из плеч триггера подключены также соединенные последовательноинтегрирующая и дифференцирующая це"пи. Выход последней подключен к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены со входами двух дешифраторов,Выход первого дешифратора подкхооченк управляемому входу коммутатора,выходы второго дешифратора - ко5входам начальной установки счетчика импульсов, Второй дешифраторимеет также дополнительный выход,соединенный со вторым выходом времязадающего устройства 2 1.Недостатком данного фазометраявляется возможность измерения только плавно изменяющегося сдвига фаз,а также его сложность, обусловленная необходимостью применения интегрирующего и дифференциоующегозвеньев, коммутатора, двух дешифраторов и времязадающего устройства.При использовании данного фаэометра для измерения быстро изме 20 няющегося сдвига фаз (изменяющегося между двумя циклами измеренияна величину, превышающую единицудискретности измерения) происходитпотеря информации о переходе сдвигафаэ через значения, кратные 360 о.Целью изобретения является повышение точности измерения при быстроизменяющемся сдвиге фаэ,Данная цель достигается тем,ЗО что в цифровой фаэометр,содержащийпервый и второй Формирователи. соединенные с триггером, к выходу которого подключен вход элемента совпадения, генератор заполняющих импульсов, соединенный с вторым входом элемента совпадения, а также счетчик и реверсивный счетчик введены последовательно соединенные элемент задержки, регистр, блок вычитания и блок сравнения, причем выход первого формирователя соединен с обнуляющим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента совпадения, выход счетчика соединен со вторыми входами регистра и блока вычитания, к выходу которого подключен знаковый вход реверсивного счетчика, выход второго формителя соединен со входами элемента задержки и блока сравнения, к выходу которого подключен счетный вход реверсивного счетчика.Блок-схема цифрового Фазометра представлена на чертеже. На входные Формирователи 1 и 2 поступают соответственно опорное и исследуемое напряжение. Триггер 3 управляет прохождением импульсов заполнения через элемент совпадения 4, второй вход которого соединен с генератором заполняющих импульсов Выход элемента совпадения 4 соединен со счетным входом счетчика б, обнуляемого Формирователем 1 в начале каждого цикла измерения, Такая структура образует известный фаэометр с время-импульсным преобразованием, обеспечивающим измерение угла сдвига Фаз в гределах 0 - 3600 . Выход сыетчкка б соединен со входом регистра 7, С выхода формирователя 2 через элемент задержки 8 на второй вход регистра 7 поступает сигнал занесения инФормации со счетчика б в регистр 7, Выходы счетчика б и регистра 7 соединены со входами блока вычитания 9, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения 10, а второй - к знаковому входу реверсивного счетчика 11. Второй вход блока сравнения 10 соединен с выходом формирователя 2, а выход - со счетным входом реверсизного счетчика 11.Работа Фаэометра,заключается в определении кода, соответствующего текущему значению измеряемогосдвига фаэ опорного и исследуемого напряжения в пределах 0 - 360и кода, соответствующего числу,переходов сдвига Фаз через значения, кратные 360 , с учетом направления перехода, Код, соответствующий сдвигу Фаэ в пределах 0-360Формируется на выходе регистра 7,а число переходов сдвига Фаз подсчи где При этом, если между соседними циклами измерения сдвиг Фаэ прошелзначение, кратное 360 (точка щ),в ту или иную сторону, то разностьпредыдущего к текущего результатовизмерения в пределах 0 - 360 (Ьк)больше числа, т.е, акй 5)а знак разности л к однозначно определяет направление перехода череззначение, кратное 360, Если перехода сдвига Фаз через значение,кратное 360 , не было тоЬК) ( и 1 (4)При переходе сдвига Фаз через значение, кратное 360 ", в положительном направлении число гг увеличивается на единицу, в отрицательном - уменьшается на единицу.Рассмотрим числсвой пример. ПустьГп: 100, а предыдущему положениюсдвига Фаз соответствует число 225(п = 2, к25). С учетом (2) допустимый сдвиг Фаэ между соседнимициклами измерения не должен превышать величины, соответствующейлк = + 49 единиц дискретности, т,е,результат текущего цикла измеренияможет находкться в диапазоне 176274,Точке 176 соответствует Ь к=25-7651, т.е. 51)50, поэтому с учетом(3) и знака й к число )т должноуменьшаться на единицу. Точка 274соответствует ь к= 5-74 = -49, т.е.49450 поэтому с учетом (4) числои остается прежним.В начале работы регистр 7 и реверсивный счетчик 11 устанавливается в любое (в том числе и нулевое)состояние, принятое за исходное. тывается реверсквным счетчиком 11.В общем случае сдвиг фаэ определяется следующим выражением.р:+(п 1)О 41 и 4 И-) (1)0 с ) )с) 4 гп-п - число переходов сдвига фазчерез значения кратные360 )к - чксло кмпульсов, соответ- (О ствующее с,цвкгу Фаэ в пределах 0 - 360;К - емкость реверсивного счетчика;емкость регистра.Рассмотрим изменение й и к на )5числовой оси при изменении сдвигаФаз с . Области положительногосдвига Фаэ соответствует значениер в прямом коде, а области отрицательного сдвига Фаэ - в дополнительном. Ограничимся допустимымсдвигом фаэ между соседними циклами измерения, равнымСчетчик 6 устанавливается в состояние, совпадающее с состоянием регистра 7, В каждом текущем циклеизмерения с приходом опорного сигнала на выходе Формирователя 1 формируется импульс, обнуляющий счетчик 6 и переключающий триггер 3,Выходной сигнал триггера 3 разре-шает прохождение импульсов черезэлемент совпадения 4 от генератора заполняющих импульсов 5 на счетный вход счетчика 6. С приходом,исследуемого сигнала на вход фор-д,теля 2, на выходе последнегормируется импульс, переключающийтриггер 3 и прекращающий тем самымзаполнение счетчика 6. На выходесчетчика 6 формируется код, соответствующий текущему значению сдвига Фаз в пределах 0 - 360 . Блоквычитания 9 вычисляет код разностиЬк предыдущего результата измерения, хранящегося в регистре 7, итекущего результата измерения, хранящегося в счетчике 6. Код разности Ь к поступает на первый входблока сравнения 10, который сравнивает его с числом - , хранящимсяЯв блоке сравнения. Выходной импульсформирователя 2 поступает на второйвход блока сравнения для опросарезультата сравнения. Если в моментопроса выполняется условие (3), навыходе блока сравнения формируетсяимпульс, изменяющий содержимое реверсивного счетчика 11 на единицу.Если знак Ь к , поступающий со второго выхода. блока вычитания 9 на 1знаковый вход реверсивного счетчика 11 положительный, содержимоереверсивного счетчика 11 увеличивается, если знак ь к отрицательный, содержимое реверсивного счетчика уменьшается, если в моментопроса выполняется условие (4),содержимое реверсивного счетчика 11не корректируется. Через время, необходимое для корректировки содержимого реверсивного счетчика 11, навыходе элемента задержки 8 формируется сигнал переноса кода текущего положения сдвига фаз в пределах0 - 360 ф из счетчика 6 в регистр 7.На этом цикл измерения заканчивается и на выходе Фазометра Формируется код, определяемый выражением (1).Признак знака выходного кода фазометра формируется на втором выходереверсивного счетчика 11 в момент 5 перехода его содержимого через нулевое состояние с учетом направления этого перехода.Диапазон измерения, точностьизмерения и время измерения фаэометра остаются теми же, что и уизвестного, конструкция существенно упрощается, а допустимое изменение сдвига Фаз между цикламиоизмерения увеличивается до 1 (180 15 ) градусов.360йФормула изобретения Цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, соедиф ненные с триггером, к выходу которого подключен вход элемента совпадения, генератор запоминающих импульсов, соединенный со вторым входом элемента совпадения, а также25 счетчик и реверсивный счетчик, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измеренияпри быстроизменяющемся сдвиге фаэ,быстродействия и надежности рабоЗО ты, в него введены последовательносоединенные элемент задержки, регистр, блок вычитания и блок сравнения, причем выход первого формирователя соединен с обнуляющимвходом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элементасовпадения, выход счетчика соединенсо вторыми входами регистра и блока вычитания, к выходу которогоподключен знаковый вход реверсивного счетчика, выход второго Формирователя соединен со входами элемента задержки и блока сравнения, квыходу которого подключен счетныйвход реверсивного счетчика,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 393692, кл. С 01 Я 25/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 402819, кл. О 01 % 25/08, 1972.б 90407 Составитель Н,ФилипповаТехред ,Бабуска Корректор А.Гриценко Редактор Д.Мепуришвили акаэ 595 б 42 жМФилиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4 Тираж 1 ЦНИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж90 Подписноенного комитета СССРений и открытийаушская наб., д.4/5