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"COMPARATEUR DE PHASES" la présente invention se rapporte à un comparateur de phase$ comprenant comme élément principal un circuit de disorimi- nation pour signaux rectangulaires permettant de modifier un signal de sortie lorsque le déphasage entre deux signaux rectangulaires appliques à l'entrée dépasse une limite déterminée.
Le comparateur de phases suivant l'invention peut être utilisé à l'aide de gêné- rateurs de signaux rectangulaires pour orles sinusoïdales qui peu- vent comprendre une certaine composante continuât
Des comparateurs de phases précédés par des générateurs de signaux rectangulaires sont en soi connus, mais ces comparateurs
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cozinu ont l'1nQonvniant de 4im1nuG do sensibilité lO1'equtgna des ondes sinusoïdale originales, contient une composante ocattause L'invention a pour but de pallier cet inconvénient et
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de permettre au comparateur de phase$ de réagir endéana d'une de- mi-onde dès qU'il constate un défaut.
Un autre but de 3. 'Invention est d'augmenter la précision par rapport aux comparateur* connus* L'invention ont aaraotir1ed. en et que le comparateur de phases est constitué par un étage d'élaboration d'un signal do référence constitua par un train d' :Lm.pula1ona dont lee front@ co%nôîdent avec les psaaae1 par adro d'une des ondes à comparer les impulsions étant toutes de durée égale, un,
4tage d'élaboration d'un signal constitué par un train d'impulsions de mesure dont la durée ôut égale à la ditrérenoe entre la durée des impulsions de référence et lvintorvalle de tempo entre deux passages par zéro eonséoutits à la fin d'alternances de même polarité des deux on- des 4 comparer et un étage de sortis sensible à la disparition
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d'une ou de deux impulsions Consécutives dans le train d'inpul- aiona de mesures L'invention est décrite oi-dessous par rapport à un exemple d'exécution représenté schématiquement dans le dessin an- nexé.
Sur ce dessin, la figure 1 représente 'un schéma du cir- cuit principal du comparateur de phases selon l'invention, la figure 2 est une collection de diagrammes de signaux apparaissant
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sur les divers conducteurs dans le 8oh6!Da de la figure 1. La fi- gure 3 est un schéma d'un circuit monostable Dane tous les achdo- mas sont utilisée les signes conventionnels pour représenter des résistances, condensateurs, redresseurs .et transistors,
La figure 1 ne rapporte à la partie du circuit qui est alimentée par deux paires de signaux rectangulaires, chaque paire
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étant constituée par deux et&4,
iux l'un étant le complément de Il
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autre Lorsque les phases de deux ondes de forme sinusoïdale par exemple sont à comparer, chacune de ces ondes est transformée préalablement, par exemple au moyen d'étagas d'amplification et d'écrêtage appropria en deux signaux rectangulaires de même am- plitude fixe, l'un étant le complément de l'autre.
Le circuit selon la figure 1 comprend par conséquent quatre entrées correspondant à ces deux paires de signaux rectan- gulaires 1, 1' et 2, 2'. La forme de 1, 1' et 2, 2' est représen- tée sur la figure 2.
Un premier étage du circuit représenté sur la figure 1 dit d'élaboration d'un signal de référence est utili- sé pour transformer un des signaux rectangulaires 1 ou 2 en une suite d'impulsions de même polarité coïncidant avec les passages par zéro de la première onde ou de la deuxième onde, L'étage d'élaboration d'un signal de référence est conçu de telle façon que le déphasage entre les signaux 1 et 2 est tou- jours considéré comme étant plus faible que 180 , c'est-à-dire sui- vent l'angle de déphasage, soit le signal 1,
soit le signal 2 sert de base à l'élaboration du signal de référence. Dans l'exemple re- présenté, ce résultat est obtenu en appliquant les signaux 1 et 2 un premier circuit "OU"231 et en appliquant les signaux 1' et 2' à un deuxième oirouit "OU" 23'. Ce$ circuits OU sont constitués par des redresseurs comme indiqués sur le dessin.
A la sortie des circuits 23 et 23' apparaissent les signaux 24 et 25, Ces derniers sont introduits dans deux circuits de dérivation 26 et 27 oonsti- tués chacun par exemple par un condensateur et une résistance* A la sortie des circuits 26 et 27 apparaissent ensuite des signaux 28 et 29 qui sont appliqués simultanément au circuit d'entrée 30 d'un circuit monostable 31 qui est excité, suite à la constitution de son circuit d'entrée chaque fois lorsqu'une impulsion négative
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du signal 28 ou du signal 29 le frappe.
Le circuit monostable 31 possède une durée d'excitation réglable, ce qui est symbolisé par on bouton de-,réglage 32* Un schéma d'un circuit monostable conve- nant à la réalisation de l'invention est représenté à la figure 3.
Le bouton de réglage 32 modifie la valeur de la résistance 33
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(tig, 3). Le conducteur d'entrée y est repéré par 34 et le conduc- teur de sortie par 35. A la sortie du circuit monostable 31 appa- ravit un. signal de référence 5 constitué par un train d'impulsions, Le début des intervalles entre deux impulsions successives coïn- cide avec lés passages par zéro de l'onde qui a servi de base & l'élaboration dusignal de référence. la durée des impulsions de ¯ce signal 5 est fixée et déterminée suite au réglage 32. le bouton de réglage 32 peut être maintenu fixe ou peut être mobile devant
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une échelle graduée, appropriée.
Les impulsions 5 sont équidistan"' tes lorsque l'onde originale est une sinusoïde pure, mais lorsque l'onde originale comprend une composante continue cette propriété
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se perd. la durée des intervalles entre deux impulsions consécu- tives par rapport à la période de l'onde ayant servi de base à l'élaboration du oipvil 5 est proportionnelle à un angle de dépha- ! sage limite.
Dans un deuxième étage dit d'élaboration d'un signal de mesure, fonction de la différence entre l'angle de déphasage limita
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et l'angle de déphasage réel entre les deux onde* à comparer, crée un signal de mesure 7 constitué par un train d'impulsions dont les durées par rapport à la période des ondes à comparer sont fonction de cette différence* Dans ce deuxième étage,ou étage à coïncidence, les si-
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gnaux rectangulaires 1 et 21 sont appliqués à l'entrée dUn preaitur circuit "ET" 12 et les signaux 1' et 2 sont appliqués à l'entrés
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d'un deuxième circuit OST" 12 ces circuits "JEH" 12 et 12,
sont constitude oomme d'habitude par des dîodoee
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De ce tait, il apparaît à la sortis du circuit 12 un tissai 3 comprenant des impulsion* coïncidant avec les instants pendant lesquels le produit des signaux 1 et 2' fournit une compo- sante négative;
de même il apparaît à la sortis du circuit 12' un signal 3' constitué par des impulsion coïncidant avec la instante pendant lesquels le produit de* signaux 1' et 2 fournit une compo- sante négative, Lorsque les signaux rectangulaires 1 et 2 ne sont pas diphasés 'un par rapport à l'autre,
lois signaux 3 et 3' ne comprennent pas d'impulsion et restent continuellement-zéro. Le comparsteur de phase suivent l'invention peut servir à la détection de déphasage plus grande que 0 et plue petite que 360 électriques, lorsque les ondes sinusoïdales originales ne comprennent pas de composante continue, les signaux rectangulaires 1, les 20 2' sont constituée tous d'une série d'Impulsions rectangulaire@ de même durée que l'intervalle entre deux impulsions consécutives Par contre,
lorsqu'une des ondée sinusoïdales originale. comprend une composante continue, la durée de l'impulsion rectangulaire et la durée de l'intervalle entre deux impulsions n'est pas la même, Au contraire, dans ce cas la durée des impulsions du signal 3 est toujours différente de celle des impulsions du signal ,3' par con- séquent pour certains déphasages faibles, le plus petit des deux signaux 3 ou 3' peut devenir nul.
La figure 2 se rapporte à un' cas où les ondes originales ne comprennent pas de composante continue, et où par conséquent les signaux 3 et 3' sont constitues par des trains d'impulsions de durée égale. La durée de ces impulsions par rapport à la pério- de des ondes criginsles est proportionnelle à l'angle de déphasa- ge entre les deux ondes. Comme une impulsion du signal 3 ou 3' ap- paraît à chaque passage par zéro d'une onde il est possible d'ef- fectuer ainsi deux mesures ou contrôles de l'angle de déphasage par période.
Ces deux mesures fournissent la môme valeur lorsque
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loti ondes originales sont des sinusoïdes pures de même fréquence.
Mais lorsque la durée des impulsions du signal 3 n'est pas identi- que celle des imposions du signal 3', on me trouve en présence de deux mesures différentes de l'angle de déphasage* Comme le com- parateur de phases salon l'invention doit réagir extrêmement rapi- dament, à *avoir endéans une demi-onde dès que l'angle de dépha- sage limite est dépassé par exemple butte à un défaut dure le ré- seau surveillé par le comparateur,
il n'est pas possible de cons- truire des moyennes entre les deux masures différentes de l'angle de déphasage,
Les deux signaux 3 et 3' sont combinés en un seul train d'impulsions par l'introduction dans un circuit "OU" 13 dont la sortie délivre le signal 4.
Le signal 4 $et constitué par des im- pulsions apparaissant ou disparaissant aux moments des passages par zéro des ondes originales et dont la durée est par conséquent pro- portionnelle (en l'absence d'une composante continue.dans les ondée originales) à l'angle de déphasage réel entre les deux ondes origi- nales. Ce signal ± est d'une constitution similaire au signal de référence 5 élaboré dans le premier étage du circuit et dont les im- pulsions ont des durées proportionnelles à un angle de déphasage limite, arbitraire et réglable,
Le train d'impulsions 4 est appliqué à une des entrées d'un circuit à coïncidence ou circuit "OU" 14. A l'autre entrée du circuit "OU" 14 est appliqué le train d'impulsions de référence 5 dont les fronts correspondent avec les passages par zéro de l'onde ayant servi de base à sa constitution et dont la durée .et choisi suivant une valeur arbitraire, maintenue fixe, A la sortie de ce circuit 14 apparaît un signal 6 constitué par un train d'impulsions négatives lorsque la durée des impulsions de référence 5 est plus longue que celle des impulsions da signal 4 ou un signal constant, négatif lorsque la durée des imposions de référence 5 est plus cour
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te que celle des impulsions du signal 4.
Le signal 6 est appliqué à un amplificateur- Inverseur 15 dans lequel les impulsions négati- ves sont remplacées par des intervalles égaux à zéro et dans lequel les intervalles égaux à zéro sont remplacés par des impulsions né, gatives.
Les impulsions du signal 6 peuvent comprendre des talons comme représentée à la figure 2; ces derniers sont supprimés grâce aux conditions de fonctionnement du dispositif amplificateur-inver- seur 15. A la sortie du dispositif 15 apparaît un signal 7 qui est suit zéro, soit constitué par un train d'impulsions négatives dont la durée pur rapport à la période des ondes 1 ou 2 est proportion- nelle à la différence entre l'angle de déphasage limite déterminé par la durée des impulsions du signal 5 et l'angle de déphasage réel représenté par la durée des imputions du signal 4.
Dans un troisième étage un signal de sortie 11 est créé permettant d'actionner un circuit de commande suivant que l'angle de déphasage entra les deux ondes originales est supérieur ou in- férieur à l'angle de déphasage limite positionné au moyen du bou- ton de réglage 32.
Dans la conception de ce. troisième étage il faut tenir compte qui peuvent surgir lorsqu'une des ondes originales ou les deux compriment des composantes con- tinues, Comme l'angle de déphasage réel est mesuré par la durée de l'intervalle de temps ontre deux passages consécutifs à la fin d'alternances de même polarité des deux signaux,
il est possible que cette mesure diffère suivant que la mesure soit effectuée pour le* passages par zéro consécutifs à la fin des alternances posi- tives ou à la fin des alternances négatives. Dans.ce cas une de ces masures doit servir de critère Le choix de ce critère déter- mine ensuite les moyens de réalisation de ce dernier étage*
Le signal 7 est constitué par un train d'impulsions de dardes égales et équidistantes sur une échelle de temps linéaire
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si les deux ondes originales ne contiennent pas de composant
con- tinus. Par contre, lorsqu'une de 3 ondes originales comprend une com- posante continue, les impulsions du. signal 7 ne sont ni'1 de moine du- rée ni équidistantes, La durée d'une impulsion du signal 7 est tou- jours plue petite que la durée d'un intervalle entre deux impulsions du signal de référence 5, mais le signal 5 peut être constitué déjà de signaux dont les fronts ne sont pas équidistants sur une échelle de temps linéaire si l'onde ayant servi de base à l'élaboration du signal 5 contenait une composante continue.
Ceci n'a cependant au., cune influence sur le comportement du comparateur, puisque le signal de référence est élaboré à partir d'une des deux ondes à comparer; de ce fait les fronts des impulsions du signal 5 et les fonte des impulsions du signal 4 apparaissent toujours simultanément quelle)) que soient les valeurs des composantes continues superposées aux ondes originales.
Par conséquent, dans le cas où une ou les deux ondes originales à comparer sont déformées par une composante con- tinue, le signal 7 contient une alternance d'impulsions de deux durées différentes et pas tout à fait équidistantes sur uns échelle de temps linéaire, Cependant, l'erreur par rapport à une distribu- tion équidistante des impulsions n'est pas grande et il n'est pas nécessaire de la corriger. Par contre, pour assurer une stabilité plus grande du circuit, il est avantageux de manipuler des signaux de durées déterminées.
Aussi le signal 7 est-il introduit dans un circuit monostable 16 par exemple égal au circuit: représenté sur la fig. 3 comprenant une entrée 34 et 2 sorties 35 et 36 dans. lequel deux signaux 8 (conducteur 35) et 9 (conducteur 3o) sont produits, le début de chaque impulsion du signal 9 coïncide avec le début de chaque impulsion du signal 7, tandis que la durée des impulsions est toujours écale, déterminée par la constante de temps du circuit monostable 16.
La durée de l'impulsion 9 est choisie par exemple égale à un sixième do période, Les impulsions négatives du signal
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correspondent intervalles compris 8i tï*9 deux impulsions du ai- 8mal 9.
Sans CI8 ue, on dispose d'un batturnen1 de 2 sixième de pé- riode pour tenir compta des écarta des 1#ul'f rt. du Signal 79 Par rapport à =0 diltr1but1onl4qU1d1stante "/ 40helle do tempe linéaire* lorsqu'une 0*? onde$ Une composante
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continue et lorsque la déphuougs entre las deux ondes appliquées z IlenLitje du Co 1p&àrabeur .. t "'1'1)),40011. da l' IU1Ultt de dph8fJ"tJ' liai* tuo ddbermind par, la durée due impula10nA du eianal',. une impul- oton sur deux 80u3.0uwhb Qat d'abord annulée dans le$ signaux 6 7.
8 et go tandis que l'autre impulsion ouboîotew Seuletaeht, lorsque le déphasage atxgmonte amore les ai'" gnaux 7 8g 9 deviennent entièrement 4ro* Le comparateur de phases doit réa61t ab la première' constatation d'un défaut. Suivant que l'angle de déphasage limite déterminé par le signal 5 constitue une limite ultime d'un angle
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croissant ou ddoeoibuanu le signal normal est <<ai.8 en présence ou en 1 absence d'impulsions dans le signal 7 et l'ordre de commanda doit être modifié,
dès la disparition d'une impulsion sur deux ou dès l'apparition d'une impulsion sur deux du signal 7. En présence
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d'une composante continue dalls une des ondes orisinalea l'angle de déphasage n'est plus défini mais dans ce cas, le comparateur choi- ait le critère le 'plus sévère, il modifie donc l'ordre de commande
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déjà avant qU'un encle 1 de déphasage théorique ait atteint la limite ultime* Dans le cas de l'exemple eaprênenté à la figure 1,
il est suppose que l'angle de déphasage une limite ultime d'un angle croissant et que l'ordre de commande doit Être
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modifie dès qu'une impulsion aur deux d1p;wait. De ce fait, un dispositif approprié doit 6tre sensible à J.a disparition dfum ïa- pulsion daiwlo 1 train d' impulsions du aign i 1 9, ce diepooîbtf est
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constitué par un circuit monostable la dont le cirouit dmtvateu d'entrée 1? reçoit le signal 8t état par le circuit mono.table 16 et le o.roui.'t: monostable de sortie dont le circuit d'entre* 19 ri.
901t le aigual 9 ainsi que lO wisnal 10 dmiti par le circuit le* Le eignal a est coiietttud par un train c1ltmpul.1011l n4... aat1v.Q de durées égales} il out dérivé dont le oirouit d'4ntrde 17 et les impulsions négatives de ce tigml 0 ddeîvd <!Ml Mh*nt le circuit monot3tBble 18 dont 10 tempe est régli à un. vulour fixa, très longue, par u:.I!1P' 4/6 de pcS:1ode. ceci permet de tenir compte larelUo1'lt des écarta des iopulilona des signaux 8 et 9 par rapport h une distribution 4qu1d:Let.t. sur une dcholle
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de temps linéaire. De ce fait le signal de sortit. 10 du airouit ma- nostable, 18 est négatif dès que le signal 9 retombe à zéro et reste négatif pendant l'apparition de 1.'impulsion suivante du signal 9.
Les signaux 9 et 10 sont appliqués au circuit d'entrée 19 du air- cuit monostable de sortie 20. Ce oirouit d'entrée 19 permet d'exci- ter le circuit 20 seulement lorsqu* aussi bien le signal 9 que le signal 10 sont négatifs, mais lorsqu'un des deux signaux 9 ou 10
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est zdro le oirauit 20 ne délivre pas de signal de sortie,
Dans le cas où l'angle de déphasage entre les ondes 1 2 est inférieur à l'angle de déphasage ultime , imposé par le bou- ton de réglage 32 toutes les impulsions sont présentes dans les si-
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gnaux 9 et 10;
le .\circuit 19 enolenohe donc le oircait monostable de sortie 20 à 0 h q ue période et ce dernier reste exoitê pendant 5/6 de période, de, sorte que son signal de sortie 11 est presque un signal continu,
Par contre, lorsque dans le signal 7 une impulsion sur deux devient zéro, de même une impulsion sur 2 disparaît dans les signaux 8 et 9.
La première impulsion qui disparait est soit l'im- pulsion du signal 8 engendrant une impulsion du signal 10, soit
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l'impulsion du. oigml 9 Qomplé enta1, du signal 0, apparaissant
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pendant la durée de l'impulsion du signal 10, elle n'excite plus le circuit monostable de sortie 20 de aorte que le signal de sortie
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il reste zéro.
la comparateur de phases rda,5Ît donc, rnSme en pré- sence d'une composante continue dans une des deux ondes originales à comparer en moins d'uneemi-periode après la constatation d<un dépassement de l'angle de déphasage limite, déterminé par la durée de l'impulsion de référence 5.
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Lorsqu'au contraire l 'angle de déphasage limite d4terml né par le signal 5 coliatitue une limite ultime pour un angle de- croissant l'ordre de commande doit 6t3'e ;mdittd lors de l'appari- tion d'une première impulsion du signal 7, il suffit de raccorder la sortie du oirault 15 directement au atroult poncafable %0 qui fournit alors un signal de sortie des qu'au moins une impulsion sur deux apparaît dans le signal 7.
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Le comparateur de phases, suivant l'invention# peut non.
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"PHASE COMPARATOR" the present invention relates to a phase comparator $ comprising as main element a disorimination circuit for rectangular signals making it possible to modify an output signal when the phase difference between two rectangular signals applied to the input exceeds one. determined limit.
The phase comparator according to the invention can be used with the aid of rectangular signal generators for sinusoidal orles which can include a certain DC component.
Phase comparators preceded by rectangular signal generators are known per se, but these comparators
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cozinu have the 1nQonvniant of 4im1nuG of sensitivity lO1'equtgna of the original sine waves, contains an ocattause component The object of the invention is to overcome this drawback and
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to allow the phase comparator $ to react within a half-wave as soon as it notices a fault.
Another object of the invention is to increase the precision with respect to known comparators * The invention has aaraotir1ed. in and that the phase comparator is constituted by a stage of elaboration of a reference signal constituted by a train of: Lm.pula1ona whose front @ co% nôîdent with the psaaae1 by adro of one of the waves to compare the pulses being all of equal duration, one,
4th stage of elaboration of a signal consisting of a train of measurement pulses the duration of which is equal to the difference between the duration of the reference pulses and the interval of tempo between two zero crossings carried out at the end of alternations of the same polarity of the two waves 4 compare and an output stage sensitive to disappearance
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of one or two consecutive pulses in the train of measurement pulse The invention is described below with respect to an exemplary embodiment shown schematically in the accompanying drawing.
In this drawing, figure 1 shows a diagram of the main circuit of the phase comparator according to the invention, figure 2 is a collection of signal diagrams appearing
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on the various conductors in the 8oh6! Da of Figure 1. Figure 3 is a schematic of a monostable circuit where all achdomas are used the conventional signs to represent resistors, capacitors, rectifiers and transistors,
Figure 1 only relates to the part of the circuit which is fed by two pairs of rectangular signals, each pair
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being constituted by two and & 4,
they one being the complement of He
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other When the phases of two waves of sinusoidal shape for example are to be compared, each of these waves is transformed beforehand, for example by means of appropriate amplification and clipping stages into two rectangular signals of the same fixed amplitude, one being the complement of the other.
The circuit according to FIG. 1 consequently comprises four inputs corresponding to these two pairs of rectangular signals 1, 1 'and 2, 2'. The shape of 1, 1 'and 2, 2' is shown in figure 2.
A first stage of the circuit shown in FIG. 1, called the production of a reference signal, is used to transform one of the rectangular signals 1 or 2 into a series of pulses of the same polarity coinciding with the zero crossings of the first wave or second wave, The stage for developing a reference signal is designed in such a way that the phase shift between signals 1 and 2 is always considered to be lower than 180, that is ie the phase shift angle follows, i.e. signal 1,
or signal 2 serves as the basis for the development of the reference signal. In the example shown, this result is obtained by applying the signals 1 and 2 to a first "OR" circuit 231 and by applying the signals 1 'and 2' to a second "OR" 23 '. These OR circuits are constituted by rectifiers as shown in the drawing.
At the output of circuits 23 and 23 'appear the signals 24 and 25, These are introduced into two branch circuits 26 and 27 each one constituted for example by a capacitor and a resistor * At the output of circuits 26 and 27 appear then signals 28 and 29 which are applied simultaneously to the input circuit 30 of a monostable circuit 31 which is energized, following the constitution of its input circuit each time when a negative pulse
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signal 28 or signal 29 hits it.
The monostable circuit 31 has an adjustable excitation duration, which is symbolized by an adjustment button 32 * A diagram of a monostable circuit suitable for carrying out the invention is shown in FIG. 3.
The adjustment knob 32 changes the value of resistance 33
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(tig, 3). The input conductor is identified there by 34 and the output conductor by 35. At the output of the monostable circuit 31 appears a. reference signal 5 consisting of a train of pulses. The beginning of the intervals between two successive pulses coincides with the zero crossings of the wave which served as the basis for the development of the reference signal. the duration of the pulses of this signal 5 is fixed and determined following adjustment 32. the adjustment knob 32 can be kept fixed or can be movable in front of
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an appropriate graduated scale.
The pulses 5 are equidistant when the original wave is a pure sine wave, but when the original wave includes a DC component this property
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is getting lost. the duration of the intervals between two consecutive pulses with respect to the period of the wave having served as a basis for the development of the oipvil 5 is proportional to an angle of shift! wise limit.
In a second stage known as the elaboration of a measurement signal, a function of the difference between the phase shift angle limita
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and the real phase shift angle between the two waves * to be compared, creates a measurement signal 7 consisting of a train of pulses whose durations with respect to the period of the waves to be compared are a function of this difference * In this second stage , or coincidence floor, the si-
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rectangular signals 1 and 21 are applied to the input of an "AND" circuit 12 and signals 1 'and 2 are applied to the input
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a second OST circuit "12, these" JEH "circuits 12 and 12,
are constant as usual by dîodoee
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As a result, it appears at the output of circuit 12 a tissue 3 comprising pulses * coinciding with the instants during which the product of signals 1 and 2 'provides a negative component;
in the same way it appears at the output of the circuit 12 'a signal 3' consisting of pulses coinciding with the instant during which the product of * signals 1 'and 2 provides a negative component, When the rectangular signals 1 and 2 are not not two-phase 'with respect to each other,
signal laws 3 and 3 'do not include a pulse and remain continuously zero. The phase comparator according to the invention can be used for the detection of phase shift greater than 0 and smaller than 360 electric, when the original sine waves do not include a DC component, the rectangular signals 1, the 20 2 'are all made up. of a series of rectangular pulses @ of the same duration as the interval between two consecutive pulses On the other hand,
when one of the original sine waves. includes a DC component, the duration of the rectangular pulse and the duration of the interval between two pulses is not the same, On the contrary, in this case the duration of the pulses of signal 3 is always different from that of the pulses of the signal, 3 'therefore for certain weak phase shifts, the smaller of the two signals 3 or 3' can become zero.
FIG. 2 relates to a 'case where the original waves do not include a DC component, and where consequently the signals 3 and 3' are constituted by trains of pulses of equal duration. The duration of these pulses with respect to the period of the criginsle waves is proportional to the phase shift angle between the two waves. As a pulse of signal 3 or 3 'appears at each zero crossing of a wave, it is thus possible to carry out two measurements or checks of the phase angle per period.
These two measurements provide the same value when
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loti original waves are pure sinusoids of the same frequency.
But when the duration of the pulses of signal 3 is not the same as that of the impulses of signal 3 ', one finds me in the presence of two different measurements of the phase angle * As the phase comparator shows the invention must react extremely quickly, to * have within half a wave as soon as the limit shift angle is exceeded, for example faced with a hard fault the network monitored by the comparator,
it is not possible to construct averages between the two different masures of the phase angle,
The two signals 3 and 3 'are combined into a single train of pulses by the introduction into an "OR" circuit 13 whose output delivers the signal 4.
The signal 4 $ consists of pulses appearing or disappearing at the times of zero crossings of the original waves and whose duration is consequently proportional (in the absence of a DC component. In the original waves) to the actual phase shift angle between the two original waves. This signal ± has a constitution similar to the reference signal 5 produced in the first stage of the circuit and the pulses of which have durations proportional to a limit, arbitrary and adjustable phase-shift angle,
The pulse train 4 is applied to one of the inputs of a coincidence circuit or "OR" circuit 14. To the other input of the "OR" circuit 14 is applied the reference pulse train 5 whose edges correspond with the zero crossings of the wave having served as a basis for its constitution and the duration of which is chosen according to an arbitrary value, kept fixed, At the output of this circuit 14 appears a signal 6 consisting of a train of negative pulses when the duration of the reference pulses 5 is longer than that of the signal pulses 4 or a constant signal, negative when the duration of the reference charges 5 is shorter
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te that of the pulses of signal 4.
The signal 6 is applied to an amplifier-inverter 15 in which the negative pulses are replaced by intervals equal to zero and in which the intervals equal to zero are replaced by negative pulses.
The pulses of the signal 6 may include heels as shown in Figure 2; the latter are eliminated thanks to the operating conditions of the amplifier-inverter device 15. At the output of the device 15, a signal 7 appears which follows zero, that is to say constituted by a train of negative pulses the duration of which is pure relative to the period. of waves 1 or 2 is proportional to the difference between the limit phase shift angle determined by the duration of the pulses of signal 5 and the actual phase shift angle represented by the duration of the pulses of signal 4.
In a third stage an output signal 11 is created making it possible to actuate a control circuit depending on whether the phase shift angle between the two original waves is greater or less than the limit phase shift angle positioned by means of the button. setting tone 32.
In the design of this. third stage it must be taken into account that may arise when one or both of the original waves compress continuous components, since the actual phase shift angle is measured by the length of the time interval between two consecutive passes at the end alternations of the same polarity of the two signals,
it is possible that this measurement differs according to whether the measurement is carried out for the * consecutive zero crossings at the end of the positive half-waves or at the end of the negative half-waves. In this case, one of these huts must be used as a criterion The choice of this criterion then determines the means of achieving this last floor *
Signal 7 consists of a train of equal and equidistant dart pulses on a linear time scale
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if the two original waves do not contain a component
continuous. On the other hand, when one of the 3 original waves includes a continuous component, the pulses of. signal 7 are neither '1 long nor equidistant, The duration of a pulse of signal 7 is always smaller than the duration of an interval between two pulses of reference signal 5, but signal 5 may already consist of signals whose edges are not equidistant on a linear time scale if the wave which served as the basis for the development of signal 5 contained a DC component.
However, this does not have any influence on the behavior of the comparator, since the reference signal is produced from one of the two waves to be compared; therefore the edges of the pulses of signal 5 and the melting of the pulses of signal 4 always appear simultaneously whatever)) whatever the values of the continuous components superimposed on the original waves.
Consequently, in the case where one or both original waves to be compared are distorted by a continuous component, signal 7 contains an alternation of pulses of two different durations and not quite equidistant on a linear time scale, However, the error with respect to an equidistant distribution of the pulses is not large and does not need to be corrected. On the other hand, to ensure greater stability of the circuit, it is advantageous to handle signals of determined durations.
Also the signal 7 is introduced into a monostable circuit 16, for example equal to the circuit: shown in FIG. 3 comprising an inlet 34 and 2 outlets 35 and 36 in. which two signals 8 (conductor 35) and 9 (conductor 3o) are produced, the start of each pulse of signal 9 coincides with the start of each pulse of signal 7, while the duration of the pulses is always equal, determined by the constant time of the monostable circuit 16.
The duration of the pulse 9 is chosen for example equal to a sixth do period, The negative pulses of the signal
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correspond intervals included 8i tï * 9 two pulses of the ai- 8mal 9.
Without CI8 ue, we have a batturnen1 of 2 sixths of a period to take into account the deviations of the 1 # ul'f rt. of Signal 79 Relative to = 0 diltr1but1onl4qU1d1stante "/ 40helle do tempe linear * when a 0 *? wave $ A component
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continuous and when the dephuougs between the two applied waves z IlenLitje du Co 1p & àrabeur .. t "'1'1)), 40011. da l' IU1Ultt de dph8fJ" tJ 'liai * tuo ddbermind by, the duration due impula10nA of eianal' ,. one in two 80u3.0uwhb Qat pulses first canceled in the $ signals 6 7.
8 and go while the other impulse or boîotew Seuletaeht, when the atxgmount phase shift ameliorates the general aids 7 8g 9 become entirely 4ro * The phase comparator must react on the first observation of a fault. limit phase shift determined by signal 5 constitutes an ultimate limit of an angle
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increasing or ddoeoibuanu the normal signal is << ai.8 in the presence or in the absence of pulses in the signal 7 and the command order must be modified,
as soon as one pulse out of two disappears or as soon as one pulse out of two of signal 7 appears.
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of a DC component in one of the original waves a the phase shift angle is no longer defined but in this case, the comparator chooses the most severe criterion, it therefore modifies the command order
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already before a point 1 of theoretical phase shift has reached the ultimate limit * In the case of the example shown in figure 1,
it is assumed that the phase shift angle an ultimate limit of an increasing angle and that the control order must be
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modify as soon as a pulse has two d1p; wait. Therefore, a suitable device must be sensitive to the disappearance of the pulse from the train of pulses of the aign i 1 9, this diepooîbtf is
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constituted by a monostable circuit the whose cirouit dmtvateu input 1? receives the signal 8t state by the mono.table circuit 16 and the o.roui.'t: output monostable whose input circuit * 19 ri.
901t the aigual 9 as well as lO wisnal 10 dmiti by the circuit the * The eignal a is collected by a c1ltmpul train. 1011l n4 ... aat1v.Q of equal durations} it out derivative of which the oirouit of 4ntrde 17 and the pulses negative of this tigml 0 ddeîvd <! Ml Mh * nt the circuit monot3tBble 18 of which 10 temple is set to one. vulour fixed, very long, by u: .I! 1P '4/6 of pcS: 1ode. this makes it possible to take into account the elUo1'lt of the deviations of the iopulilona of signals 8 and 9 with respect to a 4qu1d: Let.t distribution. on a dcholle
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linear time. So the signal went out. 10 of the manageable air, 18 is negative as soon as the signal 9 drops to zero and remains negative during the appearance of the next pulse of the signal 9.
Signals 9 and 10 are applied to the input circuit 19 of the output monostable air-cooker 20. This input channel 19 allows circuit 20 to be energized only when both signal 9 and signal 10 are present. negative, but when one of the two signals 9 or 10
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is zero the oirauit 20 does not deliver an output signal,
In the case where the phase shift angle between the waves 1 2 is less than the ultimate phase shift angle, imposed by the adjustment knob 32, all the pulses are present in the si-
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gnales 9 and 10;
the. \ circuit 19 enolenohe therefore the monostable output 20 at 0 h q ue period and the latter remains exoitê for 5/6 of a period, so that its output signal 11 is almost a continuous signal,
On the other hand, when in signal 7 every second pulse becomes zero, likewise every second pulse disappears in signals 8 and 9.
The first pulse that disappears is either the pulse of signal 8 generating a pulse of signal 10, or
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the impulse of. oigml 9 Qomplé enta1, signal 0, appearing
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for the duration of the pulse of signal 10, it no longer excites the monostable output circuit 20 of the aorta than the output signal
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zero remains.
the phase comparator rda, 5 is therefore in the presence of a DC component in one of the two original waves to be compared in less than half a period after the observation of an exceeding of the limit phase angle, determined by the duration of the reference pulse 5.
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When, on the contrary, the limit phase shift angle determined by signal 5 coliates an ultimate limit for an increasing angle, the control order must be t3'e; mdittd upon the appearance of a first pulse of the signal 7, all you have to do is connect the output of oirault 15 directly to the atroult poncafable% 0 which then provides an output signal as soon as at least one out of two pulses appears in signal 7.
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The phase comparator, according to the invention # may not.