Коммутационный преобразователь фаза-код

.А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сдвигов электрических ционный преобразовате содержит электронные рователь 3, одновибр ный канал 7, измерите ку ИЛИ 9, элемент И управления, элементы И 14, триггер 15 измерен 17, 19, генератор 20 ква Изобретение расширя возможности КП за сче налов, повышает досто ет собственные методи АЗОзовано управ- азовых Фиг. 1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) КОММУТАЦИОННЫИ ПРЕОБВАТЕЛЬ ФАЗА - КОД(57) Изобретение может быть исполв информационно-измерительных иляюших системах для измерения ф сигналов. Коммталь (КП) фаза - код ключи 1,2,4, формиаторы 5,6, 3, опор- льный канал 8, ячей - НЕ 10, триггер 1112, 16, 18, инвсртор ия периода, счетчики нтующих импульсов. ет функциональные т фазы сложных сигверность и уменьшаческие погрешности.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной техник и может оыть использовано В информационно-измерительных и управляющих системах для измерения фазовых сдвигов электрических сигналов.1 Еель изобретения - расширение функ- циональных возможностей за счет обеспечения измерения мгновенного значения фазы сложных сигналов, повышение достоверности и уменьшение собственной методической погрешности.На фиг.изображена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы работы функциональных узлов.Преобразователь содержит электронные ключии 2, информационный вход первого соединен с входной шиной Ы а информационный вход второго - с входной шинойпреобразователя, выходы обоих ключей соединены с входом формирователя 3, вьход которого соединен с информационным входом непосредственно и с управляющим входом электронного ключа 4 через последовательно соединенные одновибраторы 5 и 6, выход ключа 4 соединен с входами опорного канала 7 и измерительного канала 8 в ячейке ИЛИ 9, выходы обоих каналов соединены с входами элемента И -НЕ 10, выходом соединенного с входом трипера 11 управления, прямым выходом соединенного с управлявим входом ключа 2, входом измерительного канала 8 и вхо. дом элемента И 12, а инверсным выходом -- неосредственно с управляюисим входом ключа 1 и входом опорного канала 7, а через одновибратор 13 - с другим входом опорного канала 7. выход опорного канала 7 через инвертор 14 соединен с входом триггера 15 измерения периода, прямой выход которого через последовательно соединенные элементы И 12 и 16 соединен с входом счетчика 17, а ,ерез элемент И 18 - с входом счетчика 19, выход генератора 20 квантукнцих импульсов соединен с в(одами элементов И 6 и 18.Устройство работает следуюцсим ооразом.Входные напряжения Е 1 о,1 м, фазовый сдвиг ср между которыми измеряется. нодакггся на электронные ключи 1 и 2, которые вместе с электронным клк)чом 4 могут быть зыполнены на интегральных коммутаторах, ключах, управляемых нещ)средственно от интегральных схем.В исходном сск.таянии триггер 15 измерения периода и триггер 11 управления находятс я в положении , т.е на прямом выходе - низкий потенциал, на инверсном выходевысокий потенциал, на основном выходе одновибратора 6 - низкий потенциал, на. инверсном выходе одновибратора 13 - высокий потенциал. Благодаря исходным сигналам с устройств 6, 13 и 11 ключ 1 замкнут, ключи 2 и 4 разомкнуты, на управляющих входах ячейки ИЛИ 9 следующие сигналы: разрешение в опорном канале 7, запрет в измерительном канале 8.Сложный опорный сигнал .1 через ключпоступает на вход формирователя 3, который представляет собой нуль-орган, формирующий импульсы по моментам переходов через нуль входного сигнала. Сформированные импульсы поступают на два последовательно соединенных одновибратора 5 и 6, выполнякгщих функцию первоначальной синхронизации и выполненных на интегральных одновибраторах с повторным запуском. По первому отрицательному фронту входного импульса с выхода формирователя 3 после момента подключения на выходе одновибратора 5 формируется импульс с переменной длительностью, зависящей от количества периодов высокочастотных колебаний в пачке входного сигнала с момента подключения, за счет повторного запуска этого одновибратора с собственной регулируемой длительностью задержки этими высокочастотными импульсами. Длительность задержки 1, выбирается элементами 21 и 22 из условия2 Т ( ( Т" где Тв), - максимальный период высокочастотных колебаний в сложном входном сигнале;Т - минимальный период огибающейвходного сигнала.По отрицательному фронту выходного импульса с одновибратора 5 запускается одновибратор 6, на выходе которого формируется импульс с переменной длительностью, зависящ й от количества периодов огибающей сложного входного сигнала с момента подключения до окончания измерения, за счет повторного запуска этого одновибратора с собственной регулируемой длительностью задержки входными импульсами, сформированными одновибратором 5. Длительность задержки ( выбирается элементами 23 и 24 из условия1Тнакс.,где Тусс. - максимальный период огиоающей входного сигнала.Сформированный импульс с выхода одновибратора 6 включает электронный ключ 4. Таким образом, ключ 4 включается благодаря свойству одновибратора 5 только при равенстве нулю огибающей сложного входного сигнала, обеспечивая тем самым прохождение сигналов на ячейку ИЛИ 9, собранную на тоех элементах И - НЕ, начиная с первого импульса из серии, что соответствует началу измерения по первому фактическому переходу через нульвходного опорного сигнала с положительной про 1335893изводной. Далее ключ 4 держится замкнутым благодаря свойству одновибратора 6 до окончания измерения, т.е. до исчезновения импульсов на выходе формирователя 3.Временные диаграммы работы функциональных узлов, обеспечивающих первоначальную синхронизацию (фиг. 1) представлены на фиг. 2, где ,1, - соответственно момент подключения сигналов к устройству и момент начала измерения; 1, - соответственно длительности задержки одновибраторов 5 и 6; Б,1.1 11, - соответственно сигналы на выходах формирователя 3 и одновибраторов 5 и 6.Первый импульс из серии опорного сигнала проходит через электронный ключ 4, опорный канал 7, инвертор 14 на триггер 15 измерения периода, а также через элемент И - НЕ 10 на триггер 11 управления. Триггеры 11 и 15, выполненные на интегральных схемах, изменяют свое состояние на 1, чем начинается формирование интервалов времени, соответствующих периоду входных сигналов и фазовому сдвигу на входах элементов И 12 и 18. Изменение состояния триггера 11 управления означает переключение управляющих сигналов: происходит замыкание ключа 2, размыкание ключа 1, подается разрешение на измеригельный канал 8, запрет на опорный канал 7, отрицательным фронтом управляюшего сигнала с инвертируюшего выхода запускается одновибратор 13, выполненный на интегральной схеме одновибратора, обеспечивающий обработку сложного сигнала в опорном канале 7, куда подается дополнительный запрет.Сложный измеряемый сигнал проходит через ключ 2, формирователь 3, ключ 4 и первый импульс из серии проходит через измерительный канал 8, элемент И - НЕ 10 на вход триггера 11 управления, Триггер 11 управления изменяет свое состояние на О, чем заканчивается формирование интеовала времени, соответствующего фазовому сдвигу на входе элемента И 12. Изменение состояния триггера 11 означает переключение управляющих сигналов: происходит замыкание ключа 1, размыкание ключа 2, подается запрет на измерительный канал 8, разрешение на опорный канал 7.Несмотря на замкнутые ключи 1 и 4 и поданное разрешение на опорный канал 7 импульсы опорного сигнала из предыдушей серии не поступают на вход ячейки ИЛИ 9, так как одновибратор 13 блокирует опорный .канал 7 за счет дополнительного запрета на время собственной регулируемой задержки. Длительность задержки ф выбирается элементами 25 и 26 из условияТ макс25 10 15 20 25 Аналогично сложный измеряемый сигнал проходит через устройства 2 - 4 и 9 на три- гер 11 управления, изменяет его состояние на О, переключает управляющие сигналы, т.е. возвращает преобразователь фаза - код в исходного состояние. 30 Повторного формирования интервала времени, соответствующего фазовому сдвигу на входе элемента И 12, не происходит, так как этот элемент управляется от прямого выхода триггера 15 измерения периода, который блокирует его после однократного замера интервала времени, соответствуюшего периоду входных сигналов, и снимает блокировку с началом нового цикла измерения. Стабильные высокочастотные колебания от генератора 20 квантуюших импульсов, который может быть выполнен на логических интегральных схемах с кварцевой стабилизацией частоты, поступают через элементы И 16 и 18, на входах которых присутствуют сформированные триггерами 11 и 15 интервалы времени, на двоичные счетчики импульсов 19 и 20, где происходит подсчет и запоминание импульсов, соответствующих периоду и фазовому сдвигу.Временные диаграммы работы функциональных узлов (фиг. 1) представлены на фиг. 3, где з - длительность задержки одновибратора 13; Б Б;, - соответственно сигналы на прямом и инверсном выходах триггера 11 управления; 11 - сигнал на выходе одновибратора 15; 11, Ц;.соответственно сигналы на прямом и ин 3540 45 50 55 где Та, - максимальный период входногосигнала.Выбранная задержка обеспечивает обработку сигнала в октавном диапазоне частот. Таким образом, за счет двойного управления опорным каналом 7 суммарный сигнал разрешения на опорный канал вырабатывается только при равенстве нулю огибающей входного сигнала и при наличии разрешения с триггера 1 управления, чем исключается возможность ложных срабатываний триггера . 11 управления по последующим импульсам из серии и ложных срабатываний триггера 5 измерения периода в случаях, когда 1 меньше измеряемого временного сдвига фаз.Первый импульс из последующей серии опорного сигнала проходит через опорный капал 7, инвертор 4 на вход триггера 15 измерения периода, а также элемент 1 11 Е 10 на вход триггера 11 управления. Трч гер 15 изменяет свое состояние на 0, чм заканчивается формирование инте рвала нр мени, соответствуюшего периоду входных сигналов на входе элемента И 18. Триггер 11 изменяет свое состояние наи вицин происходит переключение управляюших си- налов.5 10 15 формула изобретения ч = - ф -360, й. р 1 гюЙт версном выходах триггера 15 измерения периода; Б , Ц, - соответственно сигналы на выходах элементов И 16 и 18.На выходе предлагаемого преобразователя имеется параллельный двоичный код измеренного фазового сдвига и периода, время измерения составляет один период входных сигналов (1 Т). Полученный код в дальнейшем снимается вычислительным устройством (ЭВМ, микрокомпрессор) по сигналу Разрешение записи (Р,З.), сформированному триггером 15 измерения периода. Сигнал Р.З. формируется по окончании подсчета импульсов в счетчиках 17 и 19, его длительность равна 1 Т. Время, равное 1 Т, достаточно вычислительному устройству для проведения необходимых подсчетов и индикации полученных результатов, Таким образом, полное время цикла измерение - обработка составляет 2 Т. Вычисление осуп 1 ествляется по формуле где К - число импульсов, зарегистрированных счетчиком, соответствующих фазовому сдвигу;й в чис импульсов, зарегистрированных счетчиком, соответствующих периоду входных сигналов,Возможно осуществление вычисления частоты Г входного сигнала по формуле где 1- частота генератора квантующих импульсов.Преобразователь может использоваться для построения быстродействующего автоматизированного измерителя фазочастотных параметров, предназначенного для проведения статического и в первую очередь динамического контроля существенно переменных во времени сигналов как простых или сложных, так и их комбинаций с основной погрешностью не более 0,1.Цифровой фазометр Нф - 32, применяемый в измерительной технике для статического контроля, предназначен для измерения сдвига фаз между двумя синусоидальными или двумя радиоимпульсными сигналами с основной погрешностью не более 0,5 и временем измерения от 0,1 до 1 с.По сравнению с промышленным прибором Нф - 32 новый измеритель фазочастотных параметров, построенный на основе коммутационного преобразователя, обладает при равных пределах измерения (О360) и диапазоне входных сигналов (0,11 ОВ) значительно меньшей погрешностью измерения (не более О,1), высокой достоверностью, максимальным быстродействием 20 25 30 35 40 45 50 55(измеритель мгновенных значений), возможностью работать с различными сложными сигналами или их комбинацией с простыми, большими возможностями автоматизации за счет исключения калибровочных и настроечных операций, возможностью проведения статического, динамического контроля, статической обработки результатов. Эти свойства позволяют давать наиболее объективную оценку объекта контроля и применять прибор для решения задач, использующих фазочастотные принципы, при этом информационно-измерительные системы освобождаются от дополнительного оборудования и линий связи, увеличивается их надежность, эффективность, экономичность. Коммутационный преобразователь фаза - код, содержащий первый и второй электронные ключи, информационные входы которых соединены с входными шинами преобразователя, а управляюшие входы - с прямым и инверсным выходами триггера управления соответственно, выходы обоих ключей соединены с входом формирователя, генератор квантуюших импульсов, выходом через элемент И соединенный с входом счетчика, выходы которого являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения мгновенного значения фазы сложных сигналов, повышения достоверности и уменьшения собственной методической погрешности, в него введены третий электронный ключ, три одновибратора, ячейка ИЛИ, инвертор, триггер измерения периода, два элемента И и второй счетчик, причем выход формирователя соединен с информационным входом непосредственно и с управляющим входом третьего электронного ключа через последовательно соединенные два одновибратора, выход третьего электронного ключа соединен с входом ячейки ИЛИ, выходом соединенной с входом триггера управления, прямым выходом соединенного с вторым входом ячейки ИЛИ и входом второго элемента И, а инверсным выходом - непосредственно с третьим входом ячейки ИЛИ, а через третий одновибратор - с четвертым входом ячейки ИЛИ, второй выход которой через инвертор соединен с входом триггера измерения периода, прямой выход которого через второй вход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента И, а через третий элемент И соединен с входом второго счетчика, выходы которого являются выходами преобразовате, я, выход генератора квантуюших импульсов соединен с вторым входом третьего элемента И, 1335893Кули ректор Аписное мокос П о делам изоская наб.,ие, г. Ужгор едактор С. Пекарьаказ 3800/39 ВНИИПИ Государ 130 ПроизводственноСоставитель СТехред И. ВересТираж 30твенного комитета СССР5, Москва, Ж - 35, Рауполиграфицеское предприя ретеннй и открыти 45дз Проектная