SU423066A1 - Цифровой корреляционный фазометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении цифровых фазометров.

Известны цифровые коррел ционные фазометры , содержащие блок выделени  периода, аналого-цифровые преобразователи, арифметическое устройство, выполн ющее операции умножени , суммировани , возведени  в квадрат , извлечени  корн  квадратного и делени , и блок управлени . Однако отмечаетс  наличие специализированного вычислительного устройства, сложность и низка  надежность. Кроме того, показани  прибора пропорциональны не сдвигу фаз между напр жени ми.

Цель изобретени  - упрощение, повыщение надежности и точности фазометра, а также получение результата измерени , пропорционального непосредственно фазовому сдвигу синусоидальных напр жений. Это достигаетс  тем, что фазометр снабжен ключами, интеграторами , детекторами нул , счетчиками, схемами «И, схе.мой «ИЛИ, генератором импульсов , регистром, источником опорного напр жени  и преобразователем код-аналог, причем входы устройства через ключи, интеграторы , детекторы нул  и блок управлени  подключены к управл ющим входам ключей и детекторов нул , к регистру, к счетчику и ко входам схем «И, соедин ющих генератор импульсов через счетчики и через

регистр со входами схемы «ИЛИ, выход которой через преобразователь ко-аналог, источник опорного напр жени  и ключи св зан со входами интеграторов, а один из входов устройства через блок выделени  периода подключен к блоку управлени .

На чертеже представлена блок-схема фазометра .

Вход X но трем параллельным каналам соответственно через ключ 1, интегратор 2, детектор нул  3, через ключ 4, интегратор 5, детектор нул  6 и через ключ 7, интегратор 8 и детектор нул  9 подключен к блоку управлени  10. Вход У через ключ 11, интегратор

12, детектор нул  13 и через ключ 14, интегратор 15 и детектор нул  16 подсоединен к блоку управлени  10. Блок управлени  10 соединен с управл ющими входами всех ключей и всех детекторов нул  и через блок выделени 

периода 17 - со входом X.

К блоку 10 подключены также схемы «И 18-23, регистр 24 и реверсивный счетчик 25. Генератор импульсов 26 через схему «И 18, счетчик 27, схему «И 19 соединен с одним

входом схемы «ИЛИ 28, через схему «И 22, счетчик 29, схему «И 23 со вторым входом схемы «ИЛИ 28 и через схему «И 20 подключен к счетчику 25. Выход счетчика 25 непосредственно , а также через регистр 24 св 

зан со входами схемы «И 21, выход KOTOpof

подключен к третьему входу схемы «ИЛИ 28. Выход схемы «ИЛР1 28 св зан с преобразователем код-аналог 30, к которому подсоединен источник опорного напр жени  31 и через ключи 32 и 33 соответственно-входы интеграторов 5 и 8. Источник опорного напр жени  31 через ключи 34-38 соединен соответственно со входами интеграторов 15, 8, 2, 12.

Фазометр работает следующим образом.

В начале периода напр жени  Их, подаваемого на BXiOtt X, 1бло:к управлени  10 дает «команду на предустановку ревер СИ1вного счегчика 25, (Открывает «И 20 и ключи 4, 11, 32, 34 и 36. Импульсы генератора 26, проход  через схему «И 20, описывают число, предустановленное в счетчике 25. В течение времени описани  предустановленного числа интеграторы 12 и 5 интегрируют напр жени  Их и Uy. На выходе интеграторов 2, 8, 15 поддерживаетс  нулевое напр жение сигналом с источника опорного напр жени  31.

При полном описании предустановленного в реверсивном счетчике 25 числа -блок управлени  10 закрывает ключи 4, 11, 32, 34 и 36 и схему «И 20 и открывает ключи 1, 7, 14, 33 и 35. На входы интеграторов 12 и 5 подаетс  напр жение t/o от источника опорного напр жени  31, интеграторы 2 и 15 интегрируют напр жение Ux, а интегратор 8 - напр жение Ну.

В момент фиксации нул  на выходе интегратора 5 детектором нул  6 блок управлени  10 закрывает ключ 7, подключает через ключ 36 ко входу интегратора 8 опорное напр жение t/o и открывает схему «И 22. На счетчик 29 поступают импульсы с частотой fo от генератора импульсов 26 в течение времени Гд. т. е. до установлени  нулевого уровн  на выходе интегратора 8.

Когда детектор нул  13 фиксирует нуль на выходе интегратора 12, блок 10 подключает опорное напр жение И через ключи 32 и 36 ко входам интеграторов 2 и 8, закрывает ключи 7 и 1, открывает схемы «И 18 и 20. В счетчики 25 и 27 поступают импульсы от генератора импульсов 26 до момента достижени  нул  выходными напр жени ми интеграторов 2 и 15. При этом число из реверсивного счетчика 25 .переноситс  в регистр 24.

В результате работы всей системы в счетчиках 25, 27 и 29 будут записаны следующие числа:

N -JMly±.f

IJl где Uxi, Uyi - мгновенные значени  напр жений Ux и Uy.

К Tofo, дг -./С,

i V J, о

Ul

К.

7V.

Ma этом заканчиваетс  первый цикл работы фазометра. В последующих тактах фазометр работает аналогично. В конце периода Ту, за п шклов в счетчиках 27 и 29 и регистре 24 будут записаны следующие числа:

Л -V К

/V i;, - , о /V 0

г 1

После окончани  периода Г блок выделени  периода 17 через блок 10 подает команду на выполнение математической обработки результатов получаемых напр жений.

Код, пропорциональный числу ,, через логические схемы 23 и 28 переноситс  в преобразователь код-аналог 30, где он преобразуетс  3 напр жение U

U, U,.K,-N,,

где Ki - коэффициент преобразовани  преобразовател  код-аналог 30. Это напр жение в

,

течение времени -- подаетс  на вход инЛ

тегратора 5 через ключ 32. После этого блок управлени  подключает ко входу интегратора 5 напр жение Uo и открывает схему 20. На счетчик 25 поступают импульсы с частотой /о до тех пор, пока не срабатывает детектор нул  6.

В счетчике 25 будет записано число

N

- п из

Л

N, r,fo .

fo -

Uo

ul.

i/H

i l

Код, пропорциональный числу NZ, через логические схемы 21 и 28 подаетс  в преобразователь код-аналог 30, где он преобразуетс  в напр жение

U, K,-U,-N,

Это напр жение t/2 интегрируетс  в течение времени То интегратором 5, после чего блок управлени  10 открывает схемы «И, 20, 22 и 23. При этом на преобразователь код-аналог 30 поступают импульсы с частотой /о от генератора импульсов 26, и на вход интегратора 5 подаетс  ступенчатонарастающее напр жение

L/y tf,.K,-U,. разр жающее интегратор 5.

За врем  разр да Ту интегратора 5 в счетчике 25 будет записано число

./С. , Г J

у в

01i li :l

Число Ny через логические схемы 21 и 28 поступает на преобразователь код-аналог, на выходе которого по витс  напр жение

Uy Kr-U,-Ny

На интегратор 5 через ключ 35 подаетс  опорное напр жение f/o в течение времени 2,/fo, после чего интегратор разр жаетс  напр жением Uy, поступающим от преобразовател  код-аналог 30 через ключ 32. Число, записанное в счетчике 25 за врем  разр да Гц интегратора 5, будет пропорнионально косинусу угла сдвига между напр жени ми N и Uy и не -будет зависеть от опорного напр жени  UQ: .

,

U i-Uyi

к.Л/ .,

Число NCos ф переноситс  щ регистр 24 и преобразователь код-аналог, и прибор выпо,: н ет операции возведени  в степень числа NCOS ф путем; п-кратного интегрировнаи .

На интегратор 5 через ключ 32 подаетс  напр жение с преобразовател  код-аналог

U, K,-U -Ncosf

в течение времени То, затем во врем  разр да интегратора 5 напр жением UQ в течение времени TI через ключ 33 на интегратор 8 подаетс  напр жение Us. После этого в течение времени Гз напр жение U интегрируетс  интегратором 5, а интегратор 8 разр жаетс  напр жением UQ. Врем  разр да Гз интегратора 5 будет пропорционально третьей степени напр жени 

т, -и1

1

В течение времени TS на счетчик 25 поступают импульсы от генератора 26, которые

суммируютс  с числом ф, записанным в регистре 24.

Аналогично выполн етс  п та  и т. д. степень числа Лсоз ф, причем число степеней определ етс  требуемой точностью измерени  угла сдвига ф.

После вычислени  суммы всех степенен р да блок управлени  10 .предустанавливает в

счетчике 25 число, пропорциональное - , из

i

которого вычитаетс  число, записанное в регистре 24. При этом Показани  счетчика 25 будут пропорциональны ф.

Таким образом, при значительном упрощении схемы фазометра повышаетс  надежность и точность вычислени  угла сдвига фаз между входными сигналами и значительно расшир ютс  функциональные возможности прибора.

Предмет изобретени 

Пнфровой коррел ционный фазометр, содержащий параллельные каналы аналого-цифрового преобразовател , блок управлени  и

блок выделени  периода, отличающийс  тем, что, с целью угфощени , повыщени  надежности и точности фазометра, а также получени  результата измерени , пронорционального фазовому сдвигу синусоидальных напр жений , он снабжен ключами, входы которых подключены к источникам входных сигналов , а выходы через интеграторы, детекторы нул  - к блоку управлени , соединенному с управл ющими входа П1 всех ключей и всех

детекторов нул , а также через блок выделени  периода - с одним из источников сигнала , причем выход блока управлени  св зан с трем  параллельно включенными каналами, состо щими из последовательно соединенных

схемы «И, счетчика и второй схемы «И, один из входов вторых схем «П подключен к выходу блока управлени , первый выход счетчика одного нз каналов непосредственно, а второй через резистор, подключенный ко

второй схеме «И этого канала, соединены со входами всех схем «И, а выходы вторых схем «И через схемы «ПЛП, преобразователь код-аналог, источник опорного напр жени  подключены ко входам соответствующих

ключей, причем выход генератора импульсов св зан со вторыми входами первых схем «И.