Устройство для сравнения фаз

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 62 1 К 25/О 4( РЕТ ЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1. Авторское свидетельство СССУ 991329, кл. С 01 К 25/04. 1981.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНфАЗ по авт. св. В 991329, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, сцелью повышения надежности работы,него дополнительно введены первыйи второй элементы И, триггер, элемент ИЛИ и блок формирования сигна ла большей паузы, первый и второйвходы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственнок входам А и В устройства, а выходчерез элемент ИЛИ соединен с первымвходом второго дополнительного элемента И, второй вход которого черездополнительный триггер подключенк шине "Установка О", а выход соединен с установочными входами первого и второго счетных триггеров ивходом управления дополнительноготриггера, причем выход первогодополнительного элемента И соединенс вторым входом элемента ИЛИ.112. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что. блок формирования сигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ, триггер, первый и второй электронные ключи, блок сброса, интегратор, блок сравнения, нуль-орган и источник опорного напряжения, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственнок первому и второму ключам и блоку сравнения, выходом соединенному с одной стороны, через блок сброса с интегратором, а с другой стороны, - с элементом ИЛИ,64626два равнозначных входа которого соединены соответственно с входами А и В устройства, а выход подключен к счетному входу триггера прямой и инверсные выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам интегратора, выход которого объединен с вторым входом блока сравнения и нуль-органом, выход которого является выходом блока формирования сигнала большей паузы.Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано, например, в устройствах регулирования фазы и фазометрах. 5По основному авт.св, 11 991329 устройство для сравнения фаз, позволяющее визуально контролировать нулевой сдвиг фаз и фиксировать изменение фазы в пределах 0+ 180 1 О в сторону опережения или отставания и содержащее первый и второй счетные триггеры, счетные входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устрой ства, установочные входы объединены между собой, а выходы соединены с входами первого и второго формирователей, первые выходы которых подключены к первому элементу И, а 20 вторые выходы соединены с входами синхронизации соответственно пер- вого и второго синхронизируемых триг геров, установочные входы которых объединены с выходом первого эле мента И, а информационные входы соответственно первого и второго синхронизируемых триггеров подключены к выходам второго и первого счетных триггеров, кроме того, прямые выходы синхронизируемых триггеров подключены соответственно через первый и третий инверторы.к соответствующим индикаторным устройствам, а инверсные выходы объединены через второй элемент И с вторым индикатором 11. Недостатком известного устройства является неоднозначность индикации отставания или опережения фазы.Приэтом для однозначного определения соответствующего соотношения фаз необходимо. чтобы импульс установки в О был совмещен по: времени с большей паузой между входными сигналами. В противном случае,при совершенно одинаковом взаимном расположении входных сигналов в зависимости от момента поступления импуль сного сигнала Установка 0 загорается или индикатор опер ежения фа зы. или индикатор отставания фазы, ч то приводит в конечном итог е к индикации н е действительного, а противоположного сдвига фа з ,Цель изобретения - повышение надежности работы .Поставленная цель достигается тем, ч то в устройство для сравнения фа з дополнительно введены первый и второй элементы И, триггер , элемент ИЛИ и блок формирования сигнала большой паузы, первый и второй входы которого объединены с входами первого дополнительного элемента И и подключены соответственно к входам А и В устройства , а выход через элемент ИЛИ соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого через дополнительный триггер подключен к шине "Установка "О" , а выход соединен с установоч ными входами первого и второго счетных триггеровз 1164626 4и входом управления дополнительноготриггера, причем выход первого дополнительного элемента И соединенс вторым входом элемента ИЛИ.Кроме того, блок формированиясигнала большей паузы содержит элемент ИЛИ, триггер, первый и второйэлектронные ключи, блок сброса, интегратор, блок сравнения, нуль-органи источник опорного напряжения, 1 Опервый, второй и третий выходы которого подключены соответственнок первому и второму ключу и блокусравнения, выходом соединенному, содной стороны, через блок сброса с 15интегратором, а с другой стороны -с элементом ИЛИ, два равнозначныхвхода которого соединены соответственно с входами А и В устройства,а выход подключен к счетному входу, 20триггера, прямой и инверсные выходыкоторого соединены соответственнос управляющими входами первого и.второго ключей, выходы которых под- .ключены соответственно к первому и 25,второму входам интегратора, выходкоторого объединен с вторым входом1блока сравнения и нуль-органом, вы"ход которого является выходом блокаФормирования сигнала большей паузы ЗОНа фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема устройства для сравнения фаз," на фиг. 2 -электрическая функциональная схемаблока формирования сигнала большейпауъыф на фиг2 - электрическая35схема интегратора. Устройство для сравнения фаз содержит первый 1 и второй 2 формирова.;тели коротких импульсов, первый , 40элемент И 3, первый 4 и второй 5синхронизируемые триггеры, первыйинвертор 6, второй элемент И 7,второй инвертор 8, первый 9, второй,10 и третий 11.индикаторы, первый 4512 и второй 13 счетные триггеры,первый 14 и второй 15 дополнительные элементы И, дополнительныйтриггер 16, элемент ИЛИ 17 и блок18 формирования сигнала большей 50паузы, первый вход которого объединен с входом А устройства и входомэлемента И 14, а второй - с входомВ устройствй и другим входом элемента И 14. Первые выходы формирователей 1 и 2 объединены через элемент И 3 с установочными входамитриггеров 4 и 5. Прямые выходы трнггеров 4 и 5 через соответствующиеинверторы 6 и 8 подключены к индикаторам 9 и 11. Инверсные выходы триггеров 4 и 5 объединены черезэлемент И 7 с индикатором 10. Выходы блока 18 и элемента И 14 подключены через элемент ИЛИ 17 к одному входу элемента И 15, другойвход которого через триггер 16 соединен с шиной Установка "0", авыход подключен к устаноъочным входам триггеров 12, 13 и 16.Блок 18 (фиг, 2) формированиясигнала большей паузы содержитэлемент ИЛИ 19, триггер 20, электронные ключи 21 и 22, блок 23сброса, интегратор 24, блок 25 сравнения, нуль-орган 26 и источник 27опорного напряжения. Выходы источника 27 подключены к электронным ключам 21 и 22 и блоку 25 сравнения,выход которого соединен с блоком23 сброса и элементом ИЛИ 19Входы элемента ИЛИ 19 являются входамиблока 18, выход элемента ИЛИ 19 подключен к счетному входу триггера20, разноименные выходы которогосоединены соответственно с входамиуправления ключей 21 и 22, Выход ключа 21 соединен с вторым входом интегратора, третий вход которого . подключен к выходу ключа 22. Выход интегратора 24 соединен с вторым входом блока 25 сравнения и входом нуль-органа, выход которого является выходом блока 18.Интегратор 24 (фиг. 3) содержит конденсатор 28 и резисторы 29 и 30. Цифрами 31 - 33 обозначены соответственно первый, второй и треий входы интегратора, цифровой 34 -выход интегратора.Один из возможных вариантов устройства, реализующий такой алгоритм работы, приведен на фиг. 2.Источник опорного напряжения на первом и. втором выходах вырабатывает разнополярные напряжения Пы= =ПВБ х 2Величина Опорного напряжения на третьем выходе выбирается такой, что при выбранной постоянной цепи заряда интегратор до этого уровня заряднтся за время й, причем Т.( с 2 Т (где Т - период входных сигналов на выходах А и В.Электронный ключ 22 обеспечивает возрастание, а ключ 21 - падениенапряжения на интеграторе 24. Блок23 сброса представляет собой элек-. тронный ключ, аналогичный ключам .21 и 22, например транзисторный, и предназначен для быстрого уменьшения нуля напряжения на интеграторе,5Нуль-орган 26 обеспечивает срабатывание и формирование выходного импульса по нулевому уровню сигнала на выходе интегратора 24. Блок 25 сравнения срабатывает при достижении напряжением на интеграторе 24 значения П,.Устройство работает следующим образом.Рассмотрим случай, когда сигнал последовательности А несколько опережает сигнал последовательности В. В исходном положении триггеры 4 и 5 и счетные триггеры 12 и 13 установлены в состояния, при которых на20 их прямых выходах присутствует низкий уровень напряжения, а на инверсных - высокий. Входные сигналы А и В поступают соответственно на входы счетных триггеров 12 и 13. Исходное состояние счетных триггеров 12 и 13 обеспечивается сигналом, поступающим с элемента И 15 на их установочные входы.Входные сигналы А и Впоступаютсоответственно на входы счетных триггеров 12 и 13. По переднему фронту импульса с вькода триггера 12 на выходе Формирователя 1 формируется импульс, который поступает 35 на вход синхронизации триггера 4, Однако триггер 4 не перебрасывается, так как на его информационном входе и прямом выходе - низкие уровни напря жения. Пб переднему фронту импульса 0 с выхода триггера 13 на выходе формирователя 2 Формируется импульс, который поступает на вход синхронизации триггера 5. Так как на информационном входе триггера 5 в это вре мя присутствует высокий уровень напряжения, а на прямом выходе низкий, он перебрасывается и на ет о прямом выходе устанавливается высокий уровень напряжения. В реэульта- Ы те открывается инвертор 8 и засвечивается индикатор 11, Если сигнал "В" опережает сигнал "А", работа устройства аналогична выше описанной, с той лишь разницей, что сра батывает триггер 4, открывается ин- . вертор 6 и засвечивается индикатор 9, В случае совпадения Фаз сигналов срабатывает элемент И 3 и на его выход де появляется сигнал, устанавливающий триггеры 4 и 5 в состояния, при которых на их прямых выходах присутствуют низкие уровни напряжения. В результате срабатывает элемент И 7, что приводит к засвечиванию индикатора 10.Однако надежность индикации одного и того же сдвига Фаз зависит от момента времени, вкоторый на установочные входы счетного триггера 12 и 13 поступил сигнал "Установка "О"функцию обеспечения подачи сигна-ла установкй во время строго определенной паузы выполняют элементы 14 - 18, которые работают следующим образом.Сигнал установки нуля с входа 11 1 11Установка О поступает на первый (единичный, например) вход триггера 16, который запоминает факт подачи этого сигнала, На выходе триггера 16 при этом состоянии имеется высочкии разрешающий потенциал, поступающии на элемент И 15, Сигнал с выхода элемента ИЛИ 17, совпадающий по времени с большей паузой, поступает на второй вход элемента И 15, проходит через него на выход, поступает на установочные входы триггеров 12 и 13, а также на второй нулевой) вход триггера 16. При этом триггер 16 перебрасывается, высокий потенциал на его выходе сменяется низким и триггер 16 не изменяет .своего состояния до поступления следующего сигнала установки нуля. Сиг-. нал на выходе элемента ИЛИ 17 обусловливается наличием сигналов или на выходе элемента И 14; или на выходе блока 18,Элемент И 14 предназначен для выработки сигнала большей паузы в том случае, когда входные сигналы А и В хотя бы частично совпадают во времени так как Факт их совпадения свидетельствует о том, что после окончания последнего из этих двух импульсов следует единственная в периоде пауза,.Блок 18 предназначен для Формирования сигнала в интервале большей из пауз при несовпадении во времени входных импульсов на входах А и В и работает следующим образом.На первые входы элемента ИЛИ 1,9 поступают сигналы с входов А и В1164626 Поступление этих сигналов может начинаться или до сигнала Установка 0 н а входе триггера 1 6, или после этого сигнала . Проходящие не- очер едно через элемент ИЛИ 1 9 сигналы меняют состояние триггера 2 О, в результате чего на его выходах поочередно появляются высокие пот е нциалы , Высокий потенциал , поступающий на электронный ключ 2 1, открыв а ет ег о на время соответствующей паузы, при этом напряже ние с ис точника 2 7опорного напряжения пост упает интегратор 2 4 , в результате чего выходное напряжение интегратора увеличива ет ся . Высокое напряжение, поступающее на вход электронного ключа 2 2 в течение паузы, об еспечива ет поступление на интегратор 24 напряжения противоположного знака свторого выхода источника 2 7 .Таким образом, напряжение на выходе интегратора т о возрастает, то убывает . Возможны два варианта работы этого блока .1 вариант . Длительность управляющего сигнала на входе электронного ключа 2 1 больше , чем длительность управляющего сигнала на входе эле ктр онно го ключа 22 .В течение большей паузы напряже" ние на выходе интегратора 2 4 возрас" тает настолько, чт о в интервале меньшей паузы оно не опускается до нуля , Значит , с приходом следующей большей паузы оно возрастает ещефбольше. Такое возрастание происходит до тех пор, пока уровень выходного напряжения интегратора 24 не достигает значения уровня напряжения на третьем выходе источника 27. При сравнении этих уровней срабатывает блок 25 сравнения, сигнал с его выхода через блок 23 сброса быстро уменьшает напряжение на выходе интегратора 24 до нуля. Этот же сигнал поступает на элемент ИЛИ 19 и переводит триггер 20 в противоположное состояние. В результате этого длительностьсигнала на управляющем входе электронного ключа 21 становитсякороче длительности сигнала на управляю-, щем входе ключа 22, в результате чего длительность процесса возраста, ния напряжения на выходе интегратора 24 становится меньше длительности процесса уменьшения напряже 8ния на выходе интегратора, Следовательно, в течение большей паузыуменьшающееся напряжение на.выходеинтегратора 24 достигает нулевогозначения быстрее конца паузы, чтофиксируется нуль-органом 26, сигналкоторого является выходным сигналом блока 18.11 вариант. Длительность управляю.1 О щего напряжения на входе электронного ключа 21 меньше длительностиуправляющего напряжения на входеключа 22.Как указывалось выше, в этом 15 случае в течение большей паузы напря.жение на выходе интегратора достигает нулевого значения и работаблока 18 практически аналогичнаработе его в первом варианте после 20 появления сигнала на выходе блока25 сравнения. Интегратор .24 можетбыть выполнен по различным схемам.Один из возможных вариантов егореализации, представлен на фиг. 3.25, Интегрирующим элементом являетсяконденсатор 28. Переменные резисторы 29 и 30 служат для уравниванияскорости изменения напряжения наемкости при его возрастании иуменьшении.Введение в основное устройствоблока Формирования сигнала большейпаузы и остальных элементов позволяет независиио от момента подачисигнала "Установка "0" произвести,выработку разрешающего импульса наустановку нуля счетных триггеровтолько в те моменты времени, которыесоответствуют большой паузе между 40 .входными сигналами.Введение первого дополнительного элемента И обеспечивает формирование управляющего импульса наустановку нуля в том случае, когда 45 импульсы входных последовательностей перекрывают друг друга. Дополнительный триггер и второй элементИ запоминают факт подачи сигналана установку нуля и обеспечиваютнезависимость этой установки от длительности сигнала. Таким образом, исключается неод-.нозначная индикация строго опреде55 ленного соотношения фаз входныхсигналов в зависимости от времениподачи сигнала установки устройства/41 . Тираж 748ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и .открыти 3035, Москва, Ж, Раушская наб одпис аказ 41 4/ ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 9 1164626 10повышается надежность работы устрой- создается воэможность автоматизацииства, возрастает достоверность срав- сравнения фаз и приведения устройстнения фаз двух сигналов. Кроме того, ва в исходное. состояние.