330398

Свез Вееетеииа Веииееиетичееиил РееитбиииОЛ ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОР СМОМу СВИдауЕЛЬСТву Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 07,71 И 969 (М 134597338-1 О 1с пр,исоединением заявки ГивПриоритет -Опубликовано 24 Л 3.3872. Е 1 оллетень8 И,Кл, б О 1 г 25,ОО Кавите) ие даем иеееретений и е 1 ирытиВ аеи Сеаете йиииатреа ВКР3УДК 621.317.77 (О 88,8) Дата опубликования описания 22 Л.1972 Автормзобретения А. А. Рыжков Кадиевский филиал Коммунарского горнометаллургического институтаЗаявитель ФАЗОИЕТР 1Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения фазы, при которой произошла однократная коммутация быстрое появление илм исчезновение) переменного сигнала,Необходимость точного измерения и регистрации фазы, при которой происходит однократная коммутация сигнала, часто вознчкает при экспериментальном исследовании различных устрой 1 ств, работающих на переменном токе, импульсных схем, схем тиристорного и ионного приводов, коммутационной и защитной аппаратуры, при решении ряда задач на злектронных моделирующих машинах тг т, д,Известные фазометуы, содержащие формирующие, устройства, импульсные селекторы, коммутатор, генератор импульсов, триггеры, ключи, логические схемы и ревероивный счетчик, не, позволя.от измерить с высокой точностью фазу в момент однократной коммутацие 1 сигнала,Повышение точности измерения фазы однократной коммутации переменного сигнала в предлагаемом фазометре достигается путем использования цифрового принципа построения схемы, управле 1 тие которой осуществляется разделенными по амплитудному признаку импульсами, появляющимися на выходе формирователя при однократной коммутации подан. ного на его вход сигнала, и прн переходе сиг.нала через нуль.На фиг. 1 приведена структурная схемапредложенного устройства, содержащего фор мнрователь 1, преобразователь 2 полярностиимпульсов, амплитудные импульсные селекторы д, 4, усилители-формирователи б, 6, потенциальномпульсные логические схемы Иъ. 7, 8, триггер 9, генератор 10 импульсов, ключ 11, 10 логические импульсные схемы ИЛАНЬ 12, И,генератор И одиночных импульсов, реверсивный счетчик 15 импульсов, счетчик. Ы импульсов, схему 17 переноса кода и схемы 18 - 21 временной задержки импе 1 ьсов.5 На фиг. 2 показаны . графики, поясняющиер аботу устройства в режиме. калибровкч 1.Здесь: а - кривая входного напряжения после симметричного ограничения, б - импульсы напряжения на выходе формирователя, в - так товые нмвульсы на выходе усилт 1 теля-формирователя о, г . - импульс на открывающем вхо- .де ключа 11, д - импульсы на закрывающем входе ключа 11, е - наргина заполнения счет.чиков Ы и 16.25 На фиг, 3 показана работа устройства приизмерении фазы включсния сигнала, Здесь: а - кривая входного напряжения после сим-.метричного ограничения амплитуды, бимпульсы напряжения на выходе формнровате ля 1, 8 - тактовын импульс на Вь 1 ходе усили"теля-формирователя. 5, г - им 2 пульс на открыВаю 1 цем входе ключа, д - тактовые импульсы пз выходе усилителя-формирователя 6,. е - - им-пульсы управления на 2)зкрь 2 вающем входе ключа 11, х - картина поступления счет.",и б импульсов на вычктз 1 О 1 ций вход реверсив 2 Ого счетчика 15, и - состояние счетчика 15 до из.мерения фазык - состозние счетчика 15 после измерения фазы.на фиг. 4 показаны графики, поясняк)щие 36 работу устройства при измерении фазы отклю.чевия сигнала, Здесь: а - напряжение входно го сигнала после усиления н симметричного огравиче 1 кия по амплитуде, б - импульсы напряжения. на выходе формирователя 1, в - так товые импульсы ца Выходе усилителя-форкнирователя 6, г - импульс на Выходе усилителя- формирователя 5, д - импульсы управления на открывакишек 1 входе ключа 11, е - конечпый импульс управления нз закрь 1 вакицем Вхо де клкча 11, яс тактовые импульсы управле.ния на закрывающем входе ключа 11, и - импульсы, поступающие на шину сброса счетчика 15, к - карт 2 иа состояния счетчика 15 ь процессе измерения. 25Перед началом измерений производят калибровку счетчиков по частоте исследуемого сигнала, Для этого переключатель Л ставят В положение 1 (калибровка 1 и иа вход форми.рователя 1 подают исследуемый сигнал. Им. 36 пульсом о 1: геиерзтора одиночных импульсов производят сброс схемы В исходное состояние.При этом триггер 9 устанавливаепся в такое положение, когда запре 1 цакщ)лй потенциал его воздействует на схему И 8, а разрешаю- Зб П 1 э 1 йна схему И 7. В счетчиках 15 и 16 устанавливается код, равный иулк), Включают тумолер В, Импульсы" чередуюх 1 вйся полярностп, получившиеся в формирователе. в результате усиления Входного сигнала, симметрично 10 го его ограничения по амплитуде и последую.щего дифференцирования, подз 1 отся на вход селектора 4. Амплитуда импульсов, явившаяся результатом днфферен 111 лровал 1 ия перепада 2 1 см. фиг, 2), дсстаточ 12 а для сбрасывания се,) лектора 4, Последний с некоторбй задержкой по времеви пропускает импульсы положитель ОЙ полярности на усилитель"формирователь 6, работающий в релейном режиме.Короч кие импульол, имекниие крутой перед п ний фронт и стандартную амплитуду, посту- лают на входы двух логических схем И 7 и 8.Первый чактовый импульс, пройдя логическую схему И 7, открывает ключ 11 (так как на поте 2 ьциальный ВхОд ЛОГичесиой схемы И./ 55 подан разрешающий потенциал от тр 11 ггера 9) и счетчики 15 и 16 за 2 полцяются импульсами от генератора И импульсов стаб 1 ллизированной частоты, Кроме этого, первый тактавый им.- пульс перебрасывает тритер 9 в положение 1, (20 в Оезультате чего на потеп 11 иальн 1 яй вход схеОмы Их.7 подается запре 2 Паопцщ потенаиа,21, а на схему И б -- разрешающий.Ровно через один период напряжения, поданного иа Вход устройства, усилитель-формирователь 6 выдает второй тактовый импульс, который, пройдя логическую схеклу И Ь, закрыВает ключ 11, Ззполнение счетчиков прекращается, а код. установленный в. счетчиках, пропорционален дл 2 нтельности периода, Прохождение последу 1 ошнх тактовых импульсов через схему Я 8 никаких )лзменений В схеме не производит.Устзновлеиный в счетчике 15 код можно также ввести в запоыинаю 1 цее устройство вычислительной машины, лкбо. после соответствующей дешифрации вывести нз печать или на дифровой индикатор, На этом калибровку.прибора заканчивают.Для перевода схемы на режим измерения фазы при вкл 1 очс 1 лии переменного сигнала перекл 1 оча Гель 11 ставят В положение 11 и 1 чроиз. Водят сброс триггера 9 в исходное состояние цмп 1 ульсом от генератора 14 одчночнь:х импульсов. 11 ри этом сбрасывается и код счетчика 15, а через промежуток времени, определяемцй параметрами схемы 21 код счетчика 16 перенооится В счетчик 15.В этом состоянии схема находится до момен. та появления на входе формирователя исследуемого переменного сигнала (момент 12 на фиг, 3). 11 ри появле)1 ии входного сигнала форлвнрователь 1 ус 1 лливает его, ограничивает по амплитуде и дифференц 1 лрует передний фронт. В результзге д 1 лфферещи 1)оэания перРднего фронта нз выходе формирователя, появляется импульсамплитуда которого в два раза мень. ше амплитуды импульса, полученного при дифференц 1112 авании симметрично Ограниченного сигнала п 1 ни переходе его через нуль (например, в момент времени 8 ъ 1 з, Кл и т, д.1,Полярность первого импульса половинной амплитуды(полуитвпульса 1 зависит от величины начальной фазьл включения с 2 лгнала. Прн фазе включения сигнала, равной или большей 18 О, 22 ачальный импульс половинной амплитуды имеет отрицательную полярность.Начальный полуивпульс поступает на входы селектора 4 и преобразователя 2. Селектор 4 импульс не пропускает, так как настроен на пропусканне ллмпульсов, амплитуда которых близка к напряжению, равному перепаду 2 0Преобразователь 2, изменив при иеобходимсъсти полярность полуиыпул ьса если включение сигнала пр(изошло при фазе 18 О или больше), подает его на вход селектора 2 полунм 12 ульсов. Селектор 3 сл 1 екоторой 2 времениои зздсркко 2 л Ьс:.3 пропускав г пол уиклпульс нз вход усилителя-формирователя 5, работающего в релейном 1)ежиме и формирующего по Входному импульсу половинной амплитуды тактовый импульс стандартной амплитуды и длитель 12 ости, Тактовый импульс Открывает к;поч 1, и импульсы высокой частоты от генератора Ю поступают на вычктающу 1 О шину счетчика 15. Первоначально установленный в счетг 1 ике код ну 1 чгнает уменьшаться,В момент врек 1 ени 1 формирователь 1 выра- баты)зет импу 2 ьс очрицательной оляриости и полной ампл 22 лтуды, но нн селекто1, ни сь 5лектор 3 его це пропускают, Селектор 4 ие пропускает, так как 14 астроеээ на ээропускацие импульсов только положительной полярности, а,селектор 3 пропускает только импульсы, амплитуда которых це больше пе 5 репада У 11, 5Б момент времени 1 э на выходе формирователя 1 -появляется, положительный импульсполной амплитуды, соответствующий дифферечэцироваэээээо перепада 2 У, Селектор 4 пропускаег его на вход усилителя 6 с преднамеренной задержкой по времениравной задержхе Л;4 и необходимой для компенсации погрешности прибора, вносимой временной задержкой Лг.э селектора 3. С выхода усилителя б, тактовый импульс поступает на ключ 11, 15который, срабатывая, прекращает поступлениесчетных импульсов на вычитающую шину счетчика /Б. В счетчике будет содержаться код,пропорциоцальиын разностид 1 (э+с Й 4) - (19+Лэ 3) 1 20Так как М.4 =Ы.э, то код, установившийся всчетчике 15, будет пропорционален фазе, прикоторой произошло вклэочеэ 1 ие сигнала,При необходимости повторного эксперимента лэри той же частоте мсследуемэго сигнала 25нужно произвести подготовку схемы, нажав накнопку Сброс. При этом датчик 14 формирует один импульс, которьэй осуществляетсброс счетчика 15 в нулевое состояние и, воздействуй на схему 1 переноса через схему 21, аоосуществляет перенос кода счетчика 1 б (пропорционального длительности периода исследуемого сигнала) в реверсивный счетчик 15.После этого процесс измерения можно поВторить. 35Для измеренвя фазы отключения сигналап,реклочатель 11 устанавливают в положенч 4 е11.и эр;эизводят сброс схемы в исходное состояние. В счетчике 1 б устанавливается нулевой код, На вход форми)эователя 1 подают ана. 44 элизируемый сигнал и включают тумблер 8.Ба выходе формирователя через каждый по.лупериод исследуемого сигнала появляютсяимпульсы чередующейся полярности, амплитуда которых приближенно равна удвоенной велнчнце перепада О т, е. 2 Уя (см. фиг. 4),Все импульсы одииаковоц (для определенности положительной) полярности с задержкойЛ 1 с 4 поступают на вход усилителя-формирователя 6, Вырабатывающего по каждому посту Опающему на его вход импульсу тактовый импульс стандартной длительности и амплитуды.Очередной тактовый импульс поступает сусилителя б на запирающийся вход ключа 11, атакже ца Входы схем 19 и 20 Временной задержкн. Имйульс, поступаэощий на за 5 пирающий вход ключа 11, никакого изменения в схе.ме не производ 5 ит, так как и до этого ключ былзаперт.Через промежуток времени Л 1 эо, соответствующий параметрам схемы 20 временной задержки, импульс, появившийся на ее выходе,поступает на шину сброса счетэика 1. Послесброса счетчика в нулевое состояние на выходе схемы И появчяется импульс, который открьэВает ключ 11, и реверсцчныц счетчик 15 Вновь начинает заполняться.Гсли В течецээе следующего периода Входно. го сигнала отключение его не произошло, то в момент времени 9 (см. фиг. 4) ца выходе фор. мироВатслЯ 1 11051 зчяется Второй имэчульс н такт 11300 ты схемы повторяется. через Йс 4 110- являетсяимпульс ца выходе усилители б, который закрывает ключ 1, затем через М:О сбрасывает счетчик в нулевое состояние, а через Л 119 вновь открывается клкэч, разрешая запал. иенце счетчика 1 э.Такое повторение будет происходить до момента временикогда ца выходе формирователя 1 пояьится импульс половинной амплитуды. Незавэ 4 сцмо от полярности этого импульса через время Л, -.равное М, 4, появится стандартный импульс ца выходе усилитечя-форми-рователя 5. Спустя промежуток времени, определяемый параметрами схемы 18 и равный временной задержке схемы 19, импульс, появээншээйся ца выходе усилителя 5, закрывает клэоч 11. Счетчик 15 после срабатывания ключа 11 содержит код, величина которого пропорциональна фазе, при которой произошло отключение сигнала. ТВ 54 как Л 14 =Л 1.9 и М 1 В=Лэр, то к 05 д, установившийся В счетчике 15, соответствует отрезку времен,и(14+Лд гэ+Л 13) (13Л 4+Ле 19)" "4 1 Э 7.Очевидно. что точность работы данного уст. ройства зависит от того, насколько точно будут подогнаны параметры схем 1819 ч селекторов 3 и 4. Разээээпа В доли микрбсекунды, что практически вполне осуществимо, ие создает заметной погрешности:прн работе устройства в диапазоне промышленной и звуковой частот.Предмет изобретенияФазометр, содержащий формэ 4 рователь, преобразователь полярности импульсов, селекторы импульсов полной и половинной амплитуды, усилители-ф 4 эрмирователи, триггер, генератор импульсов, ключ, логвческие схемы, реверсивный счетчик, схемы времеээной задержки, отличаэощийся тем, что с целью повышения точехости измерения фазы Однок 1 эатцоэ 1 коммутации переменного сигнала, выход формироВателя соединен с входом селектора полной амплитуды ц через преобразователь поляриости импульсов -- с входом селектора половинной амплитуды, выходы селекторов путем соответствующей коммутации переключателем соединены через усилители-формирователи, логические схемы и схемы временной задержк 1 и - с шиной сброса реверсивного счетчика и с управляющими входамц ключа, импульсный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход посредством переключателя связан с суммирующим и вычнтающч 4 м счетнымивходами реверсивного счетчика.3 Гостатю ь 1.Тещ)сд Л. Ьогд рректоо Л, Бгдыла ирал( Подпи 1 ИИЛИ Комитета ио делам изобретений и открытии при Совете Министроа СССР Москва, И, Ргушская цабд, 45 едприятие Патент", Москва, Г, Бережковская ивб