Устройство для определения знака разности фаз

, вателеи та ИЛИс вторым выход ко ключен к триггера третьего 1842 втор 0843 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИОПИСАНИЕ ИЭО(71) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института "Цветметавтоматика"(56) Авторское свидетельство СССР Ф 63 , кл. С 01 К 25/00, 1974,А ское свидетельство СССР У 70 , кл. С 01 К 25/00, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА РАЗНОСТИ фАЗ, содержащее соединенный с клеммой опорного напряжения первый входной формирователь, выходом соединенный с формирователемкоротких импульсов, второй входной фор - мирователь и триггер знака, выход которого соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения нулевого значения фазового сдвига, оно снабжено третьим входным формирователем, вторым и третьим триггерами знака, выходы которых .соединены соответственно с вторым и третьим выходами устройства, тремя элементами И, тремя элементами ИЛИ и элементом ИЛИ-НЕ, причем выход формирователя коротких импульсов подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И, выходы второго и третьего входных формиро 195275 А оединены с входами элеменвыход которого соединен входом первого элемента И, срого в свою очередь подрабочему входу первого знака, выходы второго и входных формирователей так же через вторые входы соответствующих элементов И подключены к рабочим входам второго и третьего триггеров знака соответственно, установочные входы всех триггеров знакаподключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, при этом входыпервого элемента ИЛИ соединеныс выходами второго и третьего элементов И, входы второго элементаИЛИ соединены с выходами первого итретьего элементов И, а входы тре-.тьего элемента ИЛИ - с выходами первого и второго элементов И, к первым входам второго и третьего входных формирователей подключены катоды первого и второго выпрямительных элементов, вторые входы второги третьего входных формирователей подключены к средним точкам первогои второго резистивных делителей, кзаземленным входам которых подключены аноды третьего и четвертоговыпрямительных элементов, катоды которых объединены с анодами второгои первого выпрямительных элементовсоответственно и подключены к клемме измеряемого напряжения, вторые ходы резистивных делителей подключены к клемме источника питания.952752 ка соответственно, к установочнымвходам которых подключены выходы первого, второго и третьего элементовИЛИ 20,21 и 22, при этом элементИЛИ 20 объединяет выходы элементовИ 14 и 15, элемент ИЛИ 21 - выходыэлементов И 13 и 15, а элементИЛИ 22 - выходыэлементов И 13 и 14.Устройствоработает следующимобразом.Опорное напряжение подается навходной формирователь 1, на выходекоторого Формируются прямоугольныеимпульсы, совпадающие по фазе и длительности с положительной полуволной опорного напряжения (фиг. 2,вых. 1), На вход формирователя 2пропускается положительная полу/волна измеряемого напряжения, а навход формирователя 3 - отрицательнаяполуволна измеряемого напряжения.Этодостигается соответствуюшим включением выпрямительных элементов4,5 и 10,1. Потенциал на второмвходе формирователя 2 составляетвеличину Ц (пороговое напряжение,ЛоЕопределяемое соотношением резистивных делителей 6 и 7), поэтому прямоугольный положительный импульс появится на выходе формирователя 2 вмомент, когда измеряемое напряжение,подаваемое на первый вход формирователя 2, станет больше величиныБ , а исчезнет, когда измеряемоенапряжение меньше величины Пп(фиг. 2, вых 2),Потенциал на втором входе Формирователя 3 составляет 1 о (пороговое напряжение, определяемое соотношением резистивных делителей 8 и9), поэтому прямоугольный положительный импульс появится на выходеформирователя 3 в момент, когда измеряемое напряжение, подаваемое напервый вход формирователя 3, станетбольше величины П а исчезнеткогда измеряемое напряжение станетменьше Б(фиг. 2, вых. 3).Рассмотрим случай, когда измеряемое напряжение б отстает от опор 50 ного напряжения а на величину, большую В 9, , обусловленную резистивными целителями 8 и 9, т.е. величиной БрКак видно (фиг. 2.1) измеряемое напряжение б отстает от опорного а на столько, что короткий импульсУсформированный формирователем 12(фиг. 2, вых. 12) совпадает с прямо 1 11Изобретение относится к фазовым измерениям и может быть использовано . при управлении электропечными инерционными установками, например печами графитации.При управлении такими инерционными объектами, как печь графитации, требуется надежное определение знака разности фаз для поддержания оптимального состояния электрического режима, когда фазовый сдвиг равен или близок нулю.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения третьего состояния - отсутствие Фазового сдвига между измерительными электрическими параметрами.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для определения знака разности Фаз; на фиг. 2 - циклограмма работы устройства, где а - опорное напряжение, соответствующее измеряемому напряжению; 0 - напряжение, по амплитуце и фазе соответствующее измеряемому току.Устройство содержит первый, второй и третий входные формирователи 1, 2 и 3. Входы формирователя 1 подключены к клемме опорного напряжения, второй вход соединен дополнительно с общим проводом. Первые входы формирователей 2 и 3 подключены к катодам вылрячительных элементов 4 и 5, а вторые входы - к средним точкам резистивных делителей 6,7 и 8,9 соответственно, к заземленным входам которых подключены аноды выпрямительных элементов 1 О и 1. Катоды выпрямительных элементов 10 и 11 объедине ны с анодами выпрямительных элементов 5 и 4 соответственно и подключены к клемме измеряемого напряжения, вторые входы резистивных делителей 6,7 и 8,9 подключены к клемме источника питания. Выход входного формирователя 1 через формирователь 12 коротких импульсов подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И 13, 14 и 15. К вторым входам элементов И 14 и 15 подключены выходы входных формирователей 2 и 3 соответственно, а к второму входу элемента И 13 подключены объединенные элементом ИЛИ-НЕ16 выходы формирователей 2 и 3, Выходы элементов И 3, 14 и 15 подключены к . рабочим входам первого, второго итретьего триггеров 17, 18 и 19 зна 5 О 5 20 25 30 35 40 451195275 зугольным импульсом, сформированнымформирователем 3 (фиг. 2, вых. 3).В момент совпадения этих импульсов.с выхода элемента И 15 на рабочийвход триггера 19 знака поступаеткороткий импульс, равный по длительности импульсу на выходе формирователя 12 (фиг. 2, вых. 5) и триггер 19 знака устанавливается в единичное состояние, т.е, на его выходе 1 Опоявляется сигнал логической "1"(фиг, 2, вых. 19), свидетельствующийо том, что измеряемое напряжение отстает от. опорного на величину, большую й.15На.рабочие входы остальных триггеров 17 и 18 знака в этом случаеимпульсы не поступают,В случае., когда измеряемое напря. -.жение б опережает опорное напряжениеа на,величину, большую, чем Аобусловленнуюрезистивными делителями 6 и 7, т.е. величиной 11 и. (Фиг. 2, вых. 2). В момент совпадения этих импульсов с выхода элементаИ 14 на рабочий вход триггера 18 пос 30тупает короткий импульс (фиг. 2,вых. 14), равный по длительностиимпульсу на выходе формирователя 12,и триггер 18.знака устанавливаетсяв единичное состояние, т,е. на еговыходе появляется сигнал логической З 5".1", свидетельствующий о том, чтоизмеряемое напряжение опережаетопорное на величину, большую Л 5. Од-,.новременно этот же импульс с выходаэлемента И 14 поступает через элемен ты ИЛИ 20 и 21 на установочные входытриггеров 17 и 19, устанавливая в нулевое состояние тот. из них, которыйдо этого находился в единичномсостоянии (в нашем. примеретриггер 19). Такая ситуация будетнаблюдаться, если произойдет резкаясмена режимов (скачкообразно), т.е.если измеряемое напряжение, ранееотстающее от опорного на величину, 50большую 4 У скачкообразно станетопережать на величину большую И.Если же величина фазового сдвигаизмеряемого напряжения относительноопорного находится в зоне значений 55,О - ВЧ при опережении опорного, то.устройство работает следуюшим образом (фиг. 2.Ш). 4На выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 будет сигнал логической 1 тогда, когда измеряемое напряжение находится в следующем соотношении:Б (пор 11 изм ( 11 порОпорное напряжение проходит через ноль в тот момент, когда О ( У (изм ( 11 . В этом случае совпадаетпорпо времени сигнал логической "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 (фиг. 2, вых. 16) и короткий импульс на выходе формирователя 12 (фиг. 2, вых. 12) (момент перехода через ноль опорного напряжения). На выходе элемента 13 появится. короткий импульс (фиг . 2, вых . 13), который установит триггер 17 знака в единичное состояние (фиг. 2, вых. 17) и сбросит через элементы 21 и 22 тот триггер знака, который до этого находился в единичном состоянии фиг. (фиг. 2, вых. 18).,Если опорное напряжение будет проходить через ноль в тот момент времени, когда - У, ( У( Рпор(опорное напряжение опережает измеряемое на величину, меньшую), то и в этом случае будет совпадение по времени сигнала логической "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 и короткого импульса на выходе формирователя 12, и триггер 17 знака установится в единичное состояние.Таким образом, изменяя напряжение смещения на вторых входах формирователей 2 и 3, можно обеспечить искусственно сдвиг начальных и конечных фронтов положительных выходных импульсов относительно точки перехода синусоидального напряжения через "О" (середины полупериода измеряемого напряжения). Величина этого сдвига определяется соотношением резистивных делителей 6,7 и Я, 9 и определяет искусственный фазовый сдвиг .по фронтам ( А - для отрицательной полуволны; дЧ 2 - для положительной полуволны измеряемого напряжения ).Пороги срабатывания формирователей 2 и 3 Б и п введенные с помощью резистивных .делителей 6,7 и 8,9 позволяют избежать непосредственно перехода. устройства из состояния й У ( О в состояние д 7 О и наоборотПереход осуществляется через состояние устройства Д ч =О. Значит если необходимо, чтобы на выходе триггера 18 появился сигналлогической "1" в случае, когда( -М, а на выходе триггера19 - в случае, когдаН , то,обозначив реэистивные делители 6,7,8 и 9 соответственно К 1, К 2, КЗ иК 4, получим следующие соотношения:К 1 Усм 1К 2 Бм, ялЮ КЗ Псм,К 4 1 смп зп М где Ц - напряжение, подаваемое на резистивные делители 6,7 и 8,9. 1195275Ю- величина амплитуды измеряемого напряжения.При этом должно соблюдаться условие УцУ,. Введенная, таким обфуфразом зона нечувствительности Спозволяет избежать состояния так йа зываемого "дребезга", который появляется при медленной смене знакаразности фаз, а также в случае, когда 1 О +И и -М предельно допустимые разО оности фаз ,подавать индикационныеили управляющие сигналы для поддержания режима разности фаз в пределахот -Мф до +М .