Устройство контроля амплитуды переменного напряжения

(57) Изобретенительной техникеэовано в приборля и в автомати КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДЫ ЯЖЕНИЯотносится к измерии может быть исполь-. х допускового контроированных системах ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 8"ГОРСКОМУ СНИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРЮф 885903, кл. С 0 1 К 19/10, 1977.Авторское свидетельство СССР(ф 1095077 э клф 0 0 1 В. 19/00 э6 0 1 К 19/04, 1984. управления. Цель изобретения - повышение быстродействия, точности и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит формирователи 1, 2 и 8 импульсов, элемент 3 совпадения, элементы И 5 и б, реверсивный счетчик 7, пороговый элемент 12, делитель 14 частоты и триггер 19. Введение элемента 4 совпадения, формирователей 9 и 10 импульсов, фазовращателя 11, генера" тора 13 импульсов, элементов И 16- 18, инверторов 20 и 21 и Формировате.ля 22 кода сокращает время уравновешивания, уменьшает допусковый интервал и обеспечивает сравнение и контроль двух переменных напряжений. 2 ил.1135412Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано в приборах допускового контроля и в автоматизированных системах уп 5 равления, например, при сравнении синусоидальных сигналов с синфазным синусоидальным напряжением той же частоты,Цель изобретения - повьпдение быст родействия за счет сокращения времени уравновешивания, повьпдение точности за счет уменьшения допускового интервала и расширение Функциональных возможностей за счет обеспечения срав нения и контроля двух переменных напряжений.На Фиг, 1 представлена структурная схема устройства контроля амплитуды переменного напряжения; на фиг, 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство контроля амплитуды переменного напряжения содержит первый 1 и второй 2 Формирователи импульсов, 25 первый элемент 3 совпадения, второй элемент 4 совпадения, первый 5 и второй 6 элементы И, реверсивный счетчик 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 формирователи импульсов, фазовраща тель 11, пороговый элемент 12, генератор 13 импульсов, делитель 14 частоты, счетный триггер 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 18 элементы И, триггер 19, первый 20 и второй 21 инверторы и формирователь .22 кода.Выход Фазовращателя 11 соединен с входом первого формирователя 1 импульсов и первым входом порогового элемента 12, второй вход которого 4 О соединен с входом второго формирователя 2 импульсов. Выход порогового элемента 12 соединен с первым входом третьего элемента И 16 и через первый инвертор 20 - с первьпч входом четвер" 45 того элемента И 17, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 16 и выходом третьего формирователя 8 импульсов. Выход чет" вертого элемента И 17 соединен с пер вым входом триггера 19, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И 16.Выход генератора 13 импульсов соединен с первым входом второго элемен та И 6 и через делитель 14 частоты - с первым входом первого элемента И 5, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчи. 2ка 7. Второй вход первого элемента И 5 соединен с вторым входом второго элемента И 6, выходом элемента 3 совпадения, входом счетного триггера 15 и через второй инвертор 21 - с первым входом пятого элемента И 18, выход которого через формирователь 9 импульсов соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика 7, первым входом запрета третьего формирователя 8 импульсов и входом пятого формирователя 10 импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации ревер сивного счетчика 7. Информационные входы реверсивного счетчика 7 соединены с выходами Формирователя 22 кода.Первый выход счетного триггера 15 соединен с третьим входом первого элемента И 5, а второй выход - с вторым входом пятого элемента И 18, вторым входом запрета третьего формирователя 8 импульсов и третьим входом второго элемента И 6, выход которого соединен с входом вычитания реверсивного счетчика 7.Выходы реверсивного счетчика 7 соединены с входами второго элемента 4 совпадения, выход которого соединен с входом третьего Формирователя 8 импульсов.Выходы первого и второго 1 и 2 формирователей импульсов соединены с входами элемента 3 совпадения.Входами устройства контроля являются вход фазовращателя 11 и вход второго формирователя 2 импульсов, выходом - первый и второй выходы триггера 19.Устройство работает следующим образом.Входное напряжение Пп подается на вход Фазовращателя 11 и сдвигается по Фазе на 90 относительно входного напряжения Б, . Входное напряжение Б, подается на вход формирователя 2 импульсов.Формирователи 1 и 2 импульсов преобразуют сравниваемые переменные напряжения П и Б в импульсы прямоугольной формы, которые подаются на входы элемента 3 совпадения. Длительность импульсов равна длительности полупериода входных напряжений.На выходе элемента 3 совпадения Формируется импульс прямоугольной формы, передний Фронт которого соответствует моменту времени й, пере" хода через ноль в сторону возрастаз 13541 ния входного напряжения Б, а задний моменту времениперехода через ноль в сторону уменьшения напряжения Б,.5Пороговый элемент 12 под воздействием сравниваемых напряжений вырабатывает импульс, передний и задний фронты которого соответствуют моментам 1 ипересечения между собой сравниваемых напряжений, Этот импульс дополнительно инвертируется первым инвертором 20.Момент пересечения сравниваемых напряжений при равенстве амплитуд 15 совпадает с серединой импульса на выходе элемента 3 совпадения.Для определения этого момента и формирования короткого импульса стробирующего импульса) используются реверсивныи счетчик 7, второй эле" мент 4 совпадения и третий формирователь 8 импульсов.Временной интервал ЬС, между стробом и передним фронтом импульса с 25 выхода порогового элемента 12, если напряжение 0 г с. Б и дйг между задним фронтом импульса с выхода инвертора 20, если У ) У содержит информацию о разности амплитуд сравни- ЗО ваемых напряжений.Выделение строба сводится к нахождению момента времени, совпадающего с серединой импульса с выхода элемента 3 совпадения, путем деления его длительности в два раза.Выделение строба осуществляется за два периода сравниваемых напряжений. В первом периоде на время действия импульса с выхода элемента 3 совпадения на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 подаются высокочастотные импульсы с частотой р а во втором - на вход вычитания с частотой 45 Е.В процессе вычитания, когда реверсивный счетчик 7 обнуляется, на выходе второго элемента 4 совпадения появляется перепад напряжения, и тре Э тий формирователь 8 импульсов формирует стробирующий импульс. Высокочастотные импульсы вырабатываются генератором 13 импульсов. Деление частоты в два раза осуществляет делитель 14 частоты.Счетный триггер 15, первый 5 и второй 6 элементы И управляют реверсивным счетчиком 7 в режиме прямого 224и обратного счета, Счетный триггер15 переключается передним фронтом импульсов с выхода элемента 3 совпадения.В первом периоде сравниваемых напряжений счетный триггер 15 устанавливается в единичное состояние. Сигнал с его первого выхода на первом элементе И 5 разрешает прохождение импульсов с выхода делителя 14 частоты на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 на время действия импульса с выхода элемента 3 совпадения.Во втором периоде счетный триггер 15 устанавливается в нулевое состояние. Сигнал с его второго выхода становится разрешающим для прохождения импульсов с выхода генератора 13 импульсов на вход вычитания реверсивного счетчика 7 также на время действия импульса с выхода элемента 3 совпадения.В процессе сравнения входных напря. жений, если напряжение Б большестробирующий импульс совпадает во времени на четвертом элементе И 17 с импульсом с выхода первого инвертора 20. При этом сигнал на выхо-, де четвертого элемента И 17 устанавливает первый выход триггера 19 в еди. яичное состояние, а второй - в нулевое.Если Б,У , стробирующий импульс совпадает во времени на третьем элементе И 16 с импульсом с выхода порогового элемента 12. Сигнал на выходе третьего элемента И 16 устанавливает второй выход триггера 19 в единичное состояние, а первый - в нулевое,Единичное состояние первого выхода триггера 19 подтверждает, что входное напряжение Б, ) У , а единичное состояние второго - что 0,ПгПри выделении стробирующего имяульса, после обнуления реверсивного счетчика 7, происходит его дальнейшее заполнение импульсами с выхода генератора 13 импульсов до окончания действия импульса с выхода элемента 3 совпадения.Для непрерывного процесса сравнения в устройстве организован сброс реверсивного счетчика 7 во втором периоде сравниваемых напряжений. Реверсивный счетчик 7 устанавливаетсяноль Импульсом сброса с выхода четертого формирователя 9 импульс в.22 В 13541 Запуск формирователя 9 импульсов осуществляется перепадом напряжения на выходе пятого элемента И 18, Перепад напряжения на выходе пятого элемента5 И 18 появляется в момент окончания действия импульса с выхода элемента 3 совпадения при разрешающем сигнале на втором выходе счетного триггера 15.Для предотвращения ложного срабатывания третьего формирователя 8 импульсов в момент обнуления реверсивного счетчика 7 импульс сброса с выхода четвертого формирователя 9 импульсов подается на первый вход запрета третьего формирователя 8 импульсов, При этом на время действия импульса сброса вход третьего формирователя 8 импульсов отключен от выхода второго элемента 4 совпадения,При допусковом контроле входных напряжений в устройстве используется формирователь 22 кода и пятый формирователь 10 импульсов.В качестве опорного может быть од но из входных напряжений.Задавая код на выходе Формирователя кода 22 и записывая его в реверсивный счетчик 7 по информационным входам, можно принудительно изменить временное положение стробирующего импульса в одну или другую стороны относительно момента его положения при равенстве амплитуд входных напряжений.Временной сдвиг стробирующего импульса влево приводит к мнимому увеличению, а вправо - к уменьшению величины опорного напряжения П при постоянной амплитуде на входе устрой О ства.Величина кода выбирается с учетом требуемого допуска на величину контролируемого напряжения.При контроле по нижнему пределУ допуска код на выходе формирователя 22 кода прямой, а при контроле по верхнему пределу допуска - дополнительный, При сравнении входных напряжений код на выходе формирователя 22 кода равен нулю.Запись информации в реверсивный счетчик 7 осуществляется импульсом с выхода Формирователя 10 импульсов, который формируется в момент окончания действия импульса на выходе формирователя 9 импульсов.При контроле по верхнему пределу допуска после дозаполнения реверсивного счетчика 7 происходит его обнуление в первом периоде контролируемого напряжения.Для предотвращения ложного срабатывания третьего Формирователя 8 импульсов в момент обнуления реверсивного счетчика 7 второй выход счетноготриггера 15 соединен с вторым входомзапрета третьего формирователя 8 импульсов,Емкость реверсивного счетчика 7определяется таким образом, чтобы непроизошло его заполнения в режиме пря.мого счета, и зависит от верхней граничной частоты генератора 13 импульсов и максимальной длительности импульса с выхода элемента 3 совпаде-.ния, которая определяется минимальной частотой входных напряжений.Ка Фиг, 2 показаны элюры напряжений,В момент г. передний фронт импульса Б устанавливает счетный триггер15 в единичное состояние. Реверсивныйсчетчик 7 подсчитывает количество импульсов генератора ГЗ импульсов запериод- 1, действия импульса 0с выхода элемента 3 совпадения.Во втором периоде передний Фронтимпульса 11. устанавливает первыйвыход счетного триггера 15 в нулевоесостояние, а второй - в единичное.Сигнал Б 7 с его второго выхода открывает третий вход второго элементаИ 6, а сигнал Б 6 с его первого выхода закрывает третий вход первогоэлемента И 5. Импульс Б открываетвторой вход второго элемента И 6и импульсы с выхода генератора 13импульсов с частотой Г через первыйвход второго элемента И 6 проходятна его выход. На выходе второго элемента И 6 Формируются импульсы Пн,которые поступают на вход вычитанияреверсивного счетчика 7. Реверсивный счетчик 7 вычитает из своего содержимого количество импульсов Цпза интервал времени й - 1 действияимпульса Б.При вычитании импульсов Пн в момент времени С , который совпадаес моментом пересечения сравниваемыхнапряжений при равенстве амплитуд,реверсивный счетчик 7 обнуляется ина выходе второго элемента 4 совпадения появляется перепад напряжения,По этому перепаду третий формирователь 8 импульсов Формирует короткийЕсли при контроле по верхнемупределу допуска стробирующий импульс02 совпадает на четвертоМ элементе 45 И 17 с импульсом на выходе первогоинвертора 20 П , то он устанавливает первый выход триггера 19 в единичное состояние, что свидетельствуето нахождении контролируемого напря О жения в пределах верхнего допуска.Если при кочтроле по нижнему пределу допуска стробируюп 4 й импульсН совпадает на третьем элементеИ 16 с импульсом на выходе пороговогоэлемента 12 Б, то он устанавливаетвторой выход триггера 19 в единичное.состояние, что свидетельствует о на-.,хождений контролируемого напряженияв пределах нижнего допуска. 7 135стробирующий импульс Б , который одновременно поступает на второй входтретьего элемента И 16 и на второйвход четвертого элемента И 17Если входное напряжение ББ(фиг. 2 б), стробирующий импульс Бсовпадает на третьем элементе И 16с импульсом Б с выхода пороговогоэлемента 12. Импульс У открываетпервый вход третьего элемента И 16,и стробирующий импульс У, проходитна второй вход триггера 19, устанавливая его второй выход в единичноесостояние. Это свидетельствует о том,что напряжение У 2У ,Если входное напряжение Б с Б(фиг. 2 а), стробирующий импульс Бсовпадает на четвертом элементе И 17с импульсом Б с выхода первого инвертора 20. Импульс Б является инверсией импульса Бп с выхода порогового элемента 12, Импульс У открывает первый выход четвертого элементаИ 17, и стробирующий импульс Бпроходит на первый вход триггера 12,установив его первый выход в единичное состояние, Это свидетельствуето том, что напряжение Б с Н,Для осуществления непрерывногопроцесса сравнения входных напряженийпосле окончания каждого процессасравнения организован сброс реверсивного счетчика 7 (по входу установки в О) импульсом 04 в моментвремени. Импульс Б формируетсяво втором периоде четвертым формирователем 9 импульсов.Импульс У является инверсией импульса У с вьгхода элемента 3 совпадения, По переднему Фронту импульса У происходит запуск четвертогоФормирователя 9 импульсовВ момент обнуления реверсивногосчетчика 7 на выходе второго элемента 4 совпадения возникает перепаднапряжения и может произойти ложноесрабатывание третьего формирователя8 импульсов. Для предотвращения этого импульс сброса Б подается напервый вход запрета третьего формирователя 8 импульсов, который запрещает формирование стробирующего импульса в момент обнуления реверсивного счетчика.При допусковом контроле напряжение Ппринимается в качестве опорного, а напряжение Б 2 - в качествеконтролируемого,4122 8В данном режиме стробирующий импульс 2 принудительно сдвигаетсяотносительно момента времени 6 . Для 5сдвига стробирующего импульса Б на2информационные входы реверсивногосчетчика 7 подается прямой или дополнительный код с выходов формирователя22 кода, величина которого задает величину сдвига стробирующего импульсаУ влево или вправо от момента времени С. Новое положение строба 02соответствует моменту времени, прикотором мнимое увеличенное или уменьшенное опорное напряжение У пересекается с контролируемым напряжениемБ при равенстве их имплитуд, Временной интервал между моментом времениСь и новым положением строба У определяет величину допуска на амплитуду контролируемого напряжения У 2 .Величина кода с выхода формирователя22 кода записывается в реверсивныйсчетчик 7 при поступлении на его вход 25 синхронизации предварительной уста/новки импульса Б. в момент времениТ с выхода пятого формирователя 10импульсов. Запуск пятого формирователя10 импульсов осуществляется по заднему фронту импульса 04 с выхода четвертого формирователя 9 импульсов,При контроле по верхнему пределудопуска после дозаполнения реверсивного счетчика 7 в режиме прямого счеЭта происходит его обнуление. Ложноесрабатывание третьего формирователя 8импульсов предотвращается сигналомУ с второго выхода счетного триггера 15, подаваемым на его второй вход 4 запрета9 135412изобретения Формула Устройство контроля амплитуды переменного напряжения, содержащее5 первый и второй формирователи импульсов, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента совпадения, первый и второй элементы И, выход первого элемента И соединен ссуммирующим входом реверсивного счетчика, делитель частоты, триггер, третий формирователь импульсов, пороговый элемент, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения быстродействия, точности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения сравнения и допускового контроля двух переменных напряжений, введены фазовращатель, генератор импульсов, счетный триггер, четвертый и пятый формирователи импульсов, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй инверторы, второй элемент совпадения и формирователь 25 кода, причем выход фазовращателя соединен с входом первого формирователя импульсов и первым входом порогового элемента, второй вход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, а выход - с первым входом третьего элемента И и через первый инвертор - с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего злемен та И и выходом третьего формирователя импульсов, а выход четвертого элемента И, соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен 2 10с выходом третьего элемента И, выходгенератора импульсов соединен с пер- .вым входом второго элемента И и черезделитель частоты - с первым входомпервого элемента И, выход второгоэлемента И соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, а второйвход соединен с вторым входом первогоэлемента И, выходом первого элементасовпадения, входом счетного триггераи через второй инвертор - с первымвходом пятого элемента И, выход которого через четвертый формироватЕльимпульсов соединен с входом установкив "О" реверсивного счетчика, первымвходом запрета третьего формирователя импульсов и входом пятого формиро-вателя импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации предварительной установи реверсивногосчетчика, информационные входы которого соединены с выходами формирователя кода, первый выход счетноготриггера соединен с третьим входомпервого элемента И, а второй выходсоединен с третьим входом второгоэлемента И, вторым входом пятого элемента И и вторым входом запрета третьего формирователя импульсов, выходы реверсивного счетчика соединеныс входами второго элемента совпадения, выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов,вход второго формирователя импульсовявляется первым входом устройства,вход фазовращателя является вторымвходом устройства, а выходы триггераявляются выходами устройства.1354122 Составитель В.Техред Л.Олийнык рнов Корректор С, Шек ктор А. Воро одпис кое Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 5689/40 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, МоскТир азк ственного обретенийЖ, Р 30митета ССоткрытийская наб.