SU332443A1

SU332443A1 - DEVICE FOR MEASURING AND MEMORIZING SHIFT OF PHASES OF TWO SIGNALS

Info

Publication number: SU332443A1
Application number: SU1466934A
Authority: SU
Original assignee: Б. В. Новоселов , А. А. Кобзев

Description

Изобретение относитс к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть ионользовано в самонастраи Бающихс системах (СНС) и дл исследовани систем автоматического регулироваии (САР) частотными методами.The invention relates to automation and instrumentation technology and can be used in self-tuning systems and for studying automatic control systems (ATS) by frequency methods.

При исследовании САР частотными методами и в СНС нужно непрерывно определ ть модуль и знак фазового сдвига двух сигналов. Как .правило, исследуемые сигналы автоматических систем имеют небольшую частоту (О- 20 гц) и представл ют на-пр жение, модулированное частотой (400-1000 гц).When studying CAP by frequency methods and in the SNA, it is necessary to continuously determine the modulus and sign of the phase shift of two signals. As a rule, the studied signals of automatic systems have a small frequency (~ 20 Hz) and represent a voltage modulated voltage (400-1000 Hz).

Так как чрезвычайно трудно и сложно разработать непрерывное аналоговое устройство, непрерывно определ ющее величину и знак Сдвига фаз медленно измен ющихс сигналов, то дл этих целей примен ют схемы с промежуточным .преобразованием фазового сдвига во временной интервал.Since it is extremely difficult and difficult to develop a continuous analog device that continuously determines the magnitude and sign of the phase shift of slowly varying signals, for this purpose, circuits with an intermediate phase shift in the time interval are used.

Известны устройства, работающие на этом принципе и содержащие два измерительных конденсатора, соединенных с общей щиной, выходное реле, источник литани и каналы опорного и контролируемого сигналов. В каждом канале включены последовательно усилитель , фазочувствительный выпр митель, формирователь импульсов, триггер и реле. Отрицательный полюс источника питани соединен с первым измерительным конденсатором через нормально открытые контакты выходного реле и реле канала опорного сигнала канала, а со вторым через нормально открытый контакт реле канала опорного сигнала и нормалыш замкнутый контакт выходного реле. Существенным недостатком этих устройств вл етс то, что фазовый сдвиг контролируемого сигнала определ етс не относительно нул , а относительно 90° опорного сигнала.Known devices operating on this principle and containing two measuring capacitors connected to a common length, an output relay, a source of lithiums and channels of the reference and monitored signals. An amplifier, a phase-sensitive rectifier, a pulse shaper, a trigger, and a relay are connected in series in each channel. The negative pole of the power source is connected to the first measuring capacitor through the normally open contacts of the output relay and the channel relay of the channel reference signal, and to the second through the normally open contact of the relay channel of the reference signal and the normal terminal of the output relay. A significant disadvantage of these devices is that the phase shift of the monitored signal is not determined relative to zero, but relative to the 90 ° reference signal.

Кроме того измеренное напр лчение выдаетс в дискретные моменты времени, а не воспроизводитс до следующего измерени .In addition, the measured voltage is given at discrete points in time, and is not reproduced until the next measurement.

Предлагаемое устройство отличаетс тем, что оно содержит дополнительный триггер,The proposed device is characterized in that it contains an additional trigger,

схему сброса, три дополнительных формировател }1мпульсов и схему считывани , котора через нормально замкнутые контакты выходного реле соединена с положительным полюсом источника питани и с первым измерительным конденсатором, а через нормально открытый контакт этого же реле соединена с отрицательным полюсом источника питани и со вторым измерительным конденсатором. Схема сброса св зана с измерительными конденсаторами и с положительным полюсом источником питани через нормально открытый контакт выходного реле с диодом и с отрицательным иолюсом через нормально замкнутый контакт выходного реле с диодом. Выхочерез первый дополнительный формирователь импульсов и дополнительный триггер к выходному реле, а через нормально открытый контакт реле канала опорного сигнала - к двум другим дополнительным формировател м имлульсов , которые подключены к 1выходу фазочувствительного выпр мител канала контролируемого сигнала.a reset circuit, three additional formers} 1 pulses and a read circuit that is connected through the normally closed contacts of the output relay to the positive pole of the power supply and to the first measuring capacitor, and through the normally open contact of the same relay to the second measuring capacitor . The reset circuit is connected to the measuring capacitors and to the positive pole of the power source through a normally open contact of the output relay with a diode and with a negative voltage through a normally closed contact of the output relay with a diode. After the first additional pulse driver and additional trigger to the output relay, and through the normally open contact of the reference signal channel relay, to the other two additional imagers that are connected to the first output of the phase-sensitive rectifier of the channel of the monitored signal.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Измер емые синусоидальные сигналы Xi, Хч, один из которых Xi, принимаетс опорным, относительно которого определ етс фазовый сдвиг Х, в виде напр жений, модулированных частотой 400-1000 гц подаютс соответственно на усилители I и 2.The measured sinusoidal signals Xi, Hch, one of which Xi, is taken as the reference, relative to which the phase shift X is determined, in the form of voltages modulated with a frequency of 400-1000 Hz are respectively fed to amplifiers I and 2.

Выход усилител / соединен последовательно через фазочувствительный выпр митель 3 и формирователь импульсов 4 с входом триггера 5, нагрузкой которого вл етс обмотка реле 6. Выход усилител 2 соединен последовательно через фазочувствительный выпр митель 7, формирователь импульсов 8, пормальпо разомкнутую группу контактов 9 реле 6 с триггером 10, нагрузкой которого вл етс обмотка реле //. Выход фазочувствнтельного выпр мител 7 через формирователь импульсов 12 и нормально разомкнутую группу контактов 13 реле 6 соединен с одним входом триггера 5, с которым также соединен выход фазочувствительного выпр мител 4, и через формирователь импульсов 14 н нормально разомкнутую группу контактов 15 реле 6 соединен с другим входом триггера 5. Выход триггера 5 через формирователь импульсов 16 соединеп с двум входами триггера 17, нагрузкой которого вл етс обмотка реле 18. Измерительный конденсатор 19 соединен через -нормально замкнутые контакты 20, 21 реле 18 и нормально разомкнутую группу контактов 22 реле 6 с напр жением источника питани -t/n и через нормально разомкнутые контакты 23, 24 реле 18 с ;входом схемы считывани 25. Измерительный конденсатор 26 соедине} через нормально разомкнутые контакты 27, 21, реле 18 и нормально разомкнутую группу контактов 22 реле 6 с напр жением источника питани -Ип и через нормально замкнутые контакты 28, 24 реле 18 с входом схемы считывани 25. Конденсаторы 19, 26 соединены со схемой сброса напр жени 29. Отрицательное папр жсние - U,, подаетс на схему сброса 29 через диод 30 и контакты 31, 32 реле 13, а положительное напр жение + Un через диод 33 и контакты 34, 32 реле 18. Схема считывани 25 соединена через нормально замкнутые контакты 35, 36 реле 18 с напр жением +Un и через нормально разомкнутые контакты 35, 37 реле 18 с напр жением -И-а.The output of the amplifier / is connected in series through the phase-sensitive rectifier 3 and the pulse shaper 4 to the trigger input 5, the load of which is the winding of the relay 6. The output of the amplifier 2 is connected in series through the phase-sensitive rectifier 7, the pulse shaper 8, the open-circuited group of contacts 9 of the relay 6 s the trigger 10, the load of which is the relay winding //. The output of the phase-sensitive rectifier 7 through the pulse shaper 12 and the normally open contact group 13 of the relay 6 is connected to one input of the trigger 5, which is also connected to the output of the phase-sensitive rectifier 4, and through the pulse shaper 14 n the normally open contact group 15 of the relay 6 is connected to another trigger input 5. The output of the trigger 5 through the pulse shaper 16 is connected to two inputs of the trigger 17, the load of which is the winding of the relay 18. The measuring capacitor 19 is connected through -normally closed contacts 20, 21 relays 18 and a normally open contact group 22 relays 6 with a supply voltage of -t / n and through normally open contacts 23, 24 relays 18 s; readout circuit input 25. Measuring capacitor 26 connect} through normally open contacts 27 , 21, relay 18 and normally open contact group 22 of relay 6 with power supply voltage -Ip and through normally closed contacts 28, 24 relay 18 with the input of readout circuit 25. Capacitors 19, 26 are connected to voltage relief circuit 29. Negative Housing - U ,, is fed to the reset circuit a 29 through diode 30 and contacts 31, 32 of relay 13, and positive voltage + Un through diode 33 and contacts 34, 32 of relay 18. Readout circuit 25 is connected through normally closed contacts 35, 36 of relay 18 with voltage + Un and through normally open contacts 35, 37 of relay 18 with voltage -I.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

нала, относительно которого измер етс фазовый сдвиг принимаетс Xi. На выходе фазочувствительных выпр мителей 3, 7 формируютс посто нные ступенчатые напр жени (так как усилители 1 и 2 имеют большой коэффициент усилени ), знаки которых соответствуют знакам огибающих входных напр жений усилителей /, 2. (В дальнейшем дл простоты описани под изменением величин н пол рности входных напр жений или измер емых сигналов Xi, Xz будем понимать огибающие входных напр жений, пропорциональных Х, Х-2. При изменении пол риости напр жений на выходе фазочувствительных вынр мителей 3, 7 с отрицательного на (Ноложительное на выходах формирователей импульсов 4, 8 формируютс положительные импульсы, при изменении напр жени с положительного на отрицательное формируютс отрицательныеThe value with respect to which the phase shift is measured is taken Xi. At the output of phase-sensitive rectifiers 3, 7, constant step voltages are formed (since amplifiers 1 and 2 have a large gain), the signs of which correspond to the envelopes of the input voltages of the amplifiers /, 2. (For the sake of simplicity, the polarities of the input voltages or the measured signals Xi, Xz will be understood as the envelopes of the input voltages proportional to X, X-2. When the polarity of the voltages at the output of the phase-sensitive capacitors 3, 7 is changed from negative to th pulse shaping on the outputs 4 and 8 are formed by positive pulses, changing the voltage from positive to negative negative formed

импульсы. На выходе формировател импульсов 12 формируетс только положительный импульс при изменении пол рности выходного напр жени фазочувствительного выпр мител 7 с отрицательного на полож 1тельное, аimpulses. At the output of the pulse shaper 12, only a positive pulse is formed when the polarity of the output voltage of the phase-sensitive rectifier 7 changes from negative to positive, and

на выходе формировател импульсов 14 формируетс только отрицательный импульс при изменении пол рности выходного напр жени фазочувствительного выпр мител 7 с положительного на отрицательное. Обмотки релеat the output of the pulse shaper 14, only a negative pulse is formed when the polarity of the output voltage of the phase-sensitive rectifier 7 changes from positive to negative. Winding relay

6, 11 оказываютс под током, когда па триггеры 5, 10 поступают отрицательные импульсы . Формирователь импульсов 16 формирует только отрицательиые импульсы каждый раз, когда обесточиваетс обмотка реле 6. Триггер 17 измен ет свое состо ние от каждого отрицательного импульса, поступающего с формировател импульсов 16, при этом от первого импульса обмотка реле 18 оказываетс под током, а от второго - обесточиваетс и т. д.6, 11 appear to be energized when the pa triggers 5, 10 receive negative pulses. The pulse shaper 16 generates only negative pulses each time the winding of the relay 6 de-energizes. The trigger 17 changes its state from each negative pulse coming from the pulse shaper 16, with the first winding of the first pulse 18 and the second winding de-energized, etc.

В случае, когда контролируемый сигнал Х отстает от опорного в начальный момент при изменении пол рности огибающей напр жени , пропорционального Х, на отрицательноеIn the case when the monitored signal X is lagging behind the reference signal at the initial moment when the polarity of the voltage envelope, proportional to X, changes to negative

на выходе фазочувствительного выпр мител 3 по вл етс отрицательное напр женне, а на выходе формировател импульсов 4 при этом формируетс отрицательный импульс, который неребрасьшает триггер 5 в состо ние,at the output of the phase-sensitive rectifier 3, a negative voltage appears, and at the output of the pulse shaper 4 a negative pulse is formed, which does not require a trigger 5 to the state,

при котором срабатывает реле 6, замыкающее свои контактные группы 9, 13, 15, 22. Конденсатор 19 оказываетс подключенным к напр жению-и„ источника питани и начинает зар жатье . Посто нна времени цепи зар даwhen the relay 6 is activated, which closes its contact groups 9, 13, 15, 22. The capacitor 19 is connected to the power supply source voltage and starts charging. Permanently charged circuit time

выбираетс такой, чтобы в течение полуперпода измер емых сигналов напр жение на конденсаторе возрастало линейно. Затем в момент изменени пол рности огибающей напр жени , пропорционального Xz (в рассматриваемом случае оно измен етс с отрицательного на положительное) на выходе формировател импульсов 12 формируетс положительный импульс, который поступает на триггер 5 через замкнутые контакты 13 реле в иis chosen such that the voltage across the capacitor increases linearly during the semiconductor of the measured signals. Then, at the moment the polarity of the voltage envelope is proportional to Xz (in this case, it changes from negative to positive), a positive pulse is generated at the output of pulse generator 12, which is supplied to trigger 5 via the closed contacts 13 of relay in and

этом обесточиваетс обмотка реле 6 и размыкаютс его контактные груллы 9, 15, 13, 22. Напр жение -V отключаетс от конденсатора 19. Напр жение, до которого зар дитс конденсатор 19, пропорционально сдвигу фаз сигналов Xz и Х, так как на частоте измер емых сигналов напр жение на конденсаторах нарастает линейно, и, следовательно, замеренный временный интервал нри известной частоте пронорционален фазовому сдвигу, При обесточивании обмотки реле 6 на выходе формировател имлульсов 16 формируетс отрицательный импульс, который иеребрасывает триггер /7 в состо ние, при котором срабатывает реле 18. Конденсатор 19 подключаетс контактами 23, 24 реле 18 к схеме считывани 25, а конденсатор 26 контактами 21, 27 реле 18 через контактную группу 22 реле в (котора iB данный момент разомкнута) - к напр жению зар да -U. Реле 11 дает информацию о знаке - когда его контакты 35, 36 замкнуты, измер емый сигнал Х отстает от опорного си1гнала Xi, а когда замкнуты контакты 35, 37, тогда сигнал Х- опережает Xi. В качестве схемы считывани 25 может быть применена люба схема с большим входным сопротивлением, выходна величина которой пропорциональна поданному на ее вход напр жению с измерительного конденсатора 19 или 26 (в данном случае с конденсатора 19) и не измен етс в течение периода измер емого сигнала. Тогда выходна величина схемы считывани 25 пропордиональна величине фазового сдвига, а состо ние контактов 35, 36 или 35, 37 реле 18 онредел ет знак фазового сдвига.this de-energizes the winding of the relay 6 and its contact grulls 9, 15, 13, 22 open. The voltage -V is disconnected from the capacitor 19. The voltage up to which the capacitor 19 is charged is proportional to the phase shift of the signals Xz and X, since The voltage across the capacitors increases linearly and, therefore, the measured time interval at a known frequency is proportional to the phase shift. When the winding of the relay 6 is de-energized, a negative impulse is generated at the output of the impulse 16 and the trigger / 7 to the state in which the relay 18 operates. The capacitor 19 is connected by contacts 23, 24 of relay 18 to read circuit 25, and the capacitor 26 by contacts 21, 27 of relay 18 through the contact group 22 of relay in (which iB is currently open) to eg the charge of the u. Relay 11 gives information about the sign - when its contacts 35, 36 are closed, the measured signal X lags behind the reference signal Xi, and when contacts 35, 37 are closed, then the signal X is ahead of Xi. As readout circuit 25, any circuit with a large input impedance can be used, the output value of which is proportional to the voltage applied to its input from measuring capacitor 19 or 26 (in this case from capacitor 19) and does not change during the period of the measured signal. Then, the output value of the readout circuit 25 is proportional to the magnitude of the phase shift, and the state of the contacts 35, 36 or 35, 37 of the relay 18 indicates the sign of the phase shift.

В случае, когда контролируемый сигнал Хопережает Х, подключение конденсаторов на зар д происходит аналогичным образом, а отключение на первом полупериоде опорного сигнала происходит оп ть же в момент измеиени пол рности контролируемого сигнала, в данном случае с положительного на отрицательиое . При измеиеиии пол рности Х на выходе формировател импульсов 14 формируетс отрицательный импульс, перебрасывающий триггер 5 в состо ние, при котором обесточиваетс реле 6, размыкающее при этом свои коптактные группы 9, 13, 15, 22. Измерительный конденсатор 19 или 26 отключаетс от напр женн зар да -(/„ и подключаетс к схеме считывайи . Отрицательный импульс с формировател импульсов 8 через замкнутую контактную группу 9 реле 6 перебрасывает триггер 10 в такое состо ние, при котором срабатывает реле 11, замыка контакты 35, 37, которые указывают на то, что сигнал Xz опережает X.In the case when the monitored signal Hopre X, the connection of capacitors to charge occurs in a similar way, and the disconnection in the first half period of the reference signal occurs again at the time of polarity change of the monitored signal, in this case from positive to negative. When the polarity X is changed, the output of the pulse shaper 14 produces a negative pulse that flips the trigger 5 to a state where the relay 6 is de-energized, opening its own contact groups 9, 13, 15, 22. The measuring capacitor 19 or 26 is disconnected from the stresses charge - (/ "and connects to the readout circuit. A negative pulse from pulse generator 8 through a closed contact group 9, relay 6 flips trigger 10 to the state at which relay 11 operates, closure contacts 35, 37, which indicate that signal Xz is ahead of X.

В случае, если измер емые синусоидальные сигналы Х2, Х представл ют носто нные (не модулированные высокой частотой) напр жени , тогда исключаютс усилители и фазочувствительные выпр мители.In the event that the measured sinusoidal signals X2, X are nostoyannye (not modulated by high frequency) voltage, then amplifiers and phase-sensitive rectifiers are excluded.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл змерени i запом1И1ани сдвига фаз двух сигналов, содержащее два измерительных конденсатора, соединенных с общей шиной, выходиое реле, 1сточник питаии и каналы оиорного и контролируемого сигиалов, в каждом канале включены последовательно усилитель, фазочувствительный выпр митель, формирователь импульсов, триггер и реле, причем отрицательный полюс источника питани соединен с первым из.мерительным конденсатором через нормально открытые контакты выходного реле и реле канала опорного сигнала, а со вторым--через нормально открытый контакг реле канала опорного сигнала и нормально замкнутый контакт выходного реле, отличающеес.ч тем, что, с целью повышени быстродействи устройства и точности, оно содержит дополнительный триггер, схему сброса, три доиолнительцых формпровптел импульсов и схему считывани , котора через нормально замкнутые контакты выходного реле соединена с положительным полюсом источника питани и с первым измерительным конденсатором, а через нормально открьгп й контакт этого же реле соедииеиа с отрицательным полюсом источника питани и со вторым из.мерительным коиденсатором, схема сброса св зана с измерительным конденсатором, с положительным полюсом источии а питани через нормально открытый контакт выходного реле с диодом и с отрицательным полюсом через нормально замкнутый контакт выходного реле с диодом, причем выходы триггера канала опорного сигнала подключены через первый доиолиительный формирователь импу 1ьсов и дополнительный триггер к выходному реле, а через иормально открытый контакт реле канала опорного сигнала - к двум другим доиолнительным формировател м импульсов, которые подключены к выходу фазочувствительного выпр мител канала контролируемого сигнала.A device for measuring and recording the phase shift of two signals, containing two measuring capacitors connected to a common bus, an output relay, a power supply source and main and controlled channels, in each channel an amplifier, a phase-sensitive rectifier, a pulse driver, a trigger and a relay are connected in series, moreover, the negative pole of the power source is connected to the first measuring capacitor through the normally open contacts of the output relay and the relay of the reference signal channel, and to the second one through a normally open contact of the reference signal channel relay and normally closed contact of the output relay, characterized in that, in order to improve device performance and accuracy, it contains an additional trigger, a reset circuit, three additional pulse preparatory circuits, and a read circuit that, through normally closed output contacts the relay is connected to the positive pole of the power source and to the first measuring capacitor, and through the normally open contact of the same relay to the negative pole of the power source and with the second measuring capacitor, the reset circuit is connected with the measuring capacitor, with the positive pole of the power supply through the normally open contact of the output relay with the diode and with the negative pole through the normally closed contact of the output relay with the diode, and the trigger outputs of the reference signal they are connected via the first additional impulse driver 1сс and an additional trigger to the output relay, and through the normally open contact of the reference signal channel relay to the other two additional forms ers m pulses, which are connected to the output of phase-sensitive rectifier controlled channel signal.

u -иu -and

ш sh