SU951174A1 - Сигнализатор совпадени фаз - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам контроля фаз электрических сигналов, и может быть использовано в системах автоматического управления й контроля.

Известен двухполупериодный цифровой фазо- ⁵ метр с расширенными пределами измерения, содержащий два триггера, дифференцирующие элементы, три элемента совпадения, делитель • частоты, элемент ИЛИ и электронный счетчик [1]. ¹¹

Недостатками устройства являются большая погрешность и малое быстродействие при измерении сдвига фаз между двумя электрическими сигналами, имеющими различную частоту. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению, является сигнализатор совпадения фаз, содержащий два усилителяограничителя, последовательно соединенных с нуль-органа ми, инвертор, элемент совпадения, ₂ делитель частоты, дополнительный нуль-орган, триггер, конденсатор и индикатор [2].

Однако у известного сигнализатора малое быстродействие и достаточно большая погреш ность при определении момента совпадения фаз между двумя электрическими сигналами, имеющими различную частоту.

Цель изобретения — повышение быстродействия при сохранении заданной точностиПоставленная цель достигается тем, что в сигнализатор совпадения фаз, содержащий первые триггер и элемент совпадения, введены два многофазных фазовращательных элемента, второй триггер, два счетчика, второй элемент совпадения и три элемента ИЛИ, причем каждый из счетчиков своим счетным входом соединен через один элемент ИЛИ с выходами одного многофазного вращательного элемента, а входом установки нуля через второй элемент ИЛИ — с выходами другого многофазного фазовращателыюго элемента, выходы счетчиков соединены с входами третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом первого элемента И, входами соединенного с выходами первых двух элементов ИЛИ, при этом выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом второго элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, тактируемым входом соединенного с синфазным выходом первого многофазного фазовращательного элемента, а S-входом и R-входом - с прямым и инверсным выходами первого триггера, входы которого соединены с двумя соседними четными или нечетными выходами второго многофазного фазоврашательного элемента.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы выходных сигналов элементов устройства, поясняющие его работу.

Устройство содержит многофазные фазовращательные элементы 1 и 2, счетчики 3 и 4, логические элементы 5-7 ИЛИ, элементы 8 И 9 совпадения, второй триггер 10, первый триггер 11.

Устройство работает следующим образом.

При подаче электрических сигналов различной частоты на входы многофазных фазовращательных элементов 1 и 2 на их выходах формируются сигналы tJj—j— СЦ.п, U₂_i—U_2n, сдвинутые друг относительно друга на определенный заданный угол. Эти сигналы логически суммируются элементами ИЛИ 5 и 6. Сигналы ₂₅ U₂j, U₂ j_{4 2} с двух четных или нечетных вы- ходов многофазного фазовращательного элемента 2 подаются соответственно на S и R входы nepeoso триггера 11, который меняет в соответствии с сигналами на входах своей состояние. Второй триггер 10 переходит в состояние/, соответствующее состоянию первого триггера 11 при наличии на тактируемом входе второго триггера 10 сигнала llj-j с синфазного выхода многофазного фазовращательного элемента 1.

С выхода второго триггера 10 подается сигнал ³⁵ на вход второго элемента 9 совпадения. Таким образом с помощью элемента 9 совпадения и триггеров 10 и 11 определяется промежуток времени, в котором сдвиг фаз Ч между электрическими сигналами U j и U jj находится в области φ₃—α < </> < <р₃ + а. На диаграмме (фиг. 2 а) в рассматриваемый отрезок времени сдвиг фаз φ находится вне указанной области, на диаграммах (фиг.2б и в) φ находится в указанной области.

г

Совпадение выходных импульсных сигналов многофазных фазовращательных элементов 1 и 2 фиксируется вторым элементом 8 совпадения (фиг. 2 б), который подает сигнал через третий элемент 7 ИЛИ на вход второго элемента 9 совпадения. При наличии одновременно на втором входе второго элемента 9 совпадения сигнала от второго триггера 10 появляется сигнал на выходе второго элемента 9 совпадения, фиксирующий момент возникновения заданного значения φ₃ сдвига фаз.

Счетчики 3 и 4 заполняются соответственно сигналами с выходов многофазных фазовращательных элементов 1 и 2 через элементы 5 и 6 ИЛИ и устанавливаются -в исходное состояние сигналами с выходов элементов 6 и 5 ИЛИ соответственно. Сигнал на выходе каж5 дого счетчика появляется при поступлении на его счетный вход последовательно двух импульсов. Поступление последовательно двух импульсов на счетный вход каждого счетчика происходит в том случае, если электри10 ческие сигналы и 1),7 достигают заданного сдвига фаз в промежутке времени между выходными импульсами элементов 5 и 6 ИЛИ.

Сигнал с выхода счетчика подается через третий элемент 7 ИЛИ на вход второго элемента 9 совпадения и при наличии на его втором входе сигнала с второго триггера 10 фиксируется достижение электрическими сигналами U х и U ц заданного сдвига фаз (фиг. 2 в).

Так как определение заданного сдвига фаз уаодин период сравниваемых сигналов Uj и 0 jj производится столько раз, сколько выходов имеют многофазные фазовращательные элементы 1 и 2, то быстродействие данного устройства по сравнению с известным повышается во столько же раз. Число импульсных выходов многофазных фазовращательных. элементов 1 и 2 зависит от требуемой точности фиксации момента заданного сдвига фаз.

Claims (2)

1. Изобретение относнтс  к электротехнике, в частностн к устройствам контрол  фаз элек трнческнх сигналов, н может быть нспользовано в снстемах автоматического управлени  н контрол . Известен двухлолупернодный цнфровой фазо метр с расширенными пределамн нзмеренн , содержащнй два трнггера, дифференцирующие элементы, три элемента совпаденн , делитель частоты, элемент ИЛИ н электронный счетчнк 1. Недостатками устройства  вл ютс  больша  погрешность и малое быстродействие при измерении сдвига фаз между двум  электрнческнмн снгналамн, нмеющнмн различную частоту Наиболее близкнм по техннческой сущности к данному изобретению,  вл етс  сигналнзатор совпадени  фаэ, содержащнй два усилител ограничител , последовательно соединенных с нуль-органами, инвертор, элемент совпадени , делитель частоты, дополннтельный нуль-орган, триггер, конденсатор и инднкатор 21. Однако у нзвестного снгналнзатора малое быстродействие и достаточно больша  погреш ность прн определении момента совпаденн  фаз между двум  злектрнческимн снгналамн, нмеющнмн различную частоту. Цель изобретени  - повышение быстродей ствн  прн сохранении заданной точности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в снгналнзатор совпадени  фаз, содержащнй первые триггер и элемент совпадени , введены два многофазных фазовращательных элемента, второй триггер, два счетчика, второй элемент совпаденн  и трн элемента ИЛИ, прнчем каждый нз счетчиков свонм счетным входом соединен через один элемент ИЛИ с выходами одного многофазного вращательног элемента, а входом установки нул  через второй элемент ИЛИ - с выходами другого многофазного фазовращателыюго элемента, выходы счетчнков соединены с входами третьего элемента ИЛИ, третнй вход которого соединен с выходом первого элемента И, входами соединенного с выходами первых двух элементов ИЛИ, прн этом выход третьего элеме1гта ИЛИ соедшгси с входом второго элемента совпалснн , второй вход которого соединен с Bi iходом второго триггера, тактируемым входом соещтенного с синфазным выходом первого многофазного фазовращательного злемента, а S-входом и R-входом - с пр мым и инверсным выходами первого триггера, входы которого соединены с двум  соседними четными или нечетными выходами второго многофазного фазовра шательного элемента. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов элементов устройства, по сн ющие его работу. Устройство содержит многофазные фазовра1цателып 1е элементы 1 и 2, счетчики 3 и 4, логические элементы 5-7 ИЛИ, элементы 8 И 9 совпадени , второй триггер 10, первый триггер И. Устройство работает следующим образом. При подаче электрических сигналов различной частоты на входы многофазных фазовращательных элементов и 2 на их выходах . формируютс  сигналы .n. Uj-j-Uanсдвинутые друг относительно друга на определенный заданный угол. Эти сигналы логически суммируютс  элементами ИЛИ 5 и 6. Сигналы Uji, U2i42 с двух четных или нечетных выходов многофазного фазовращательного элемен та 2 подаютс  соответственно на S и R входы первобо триггера 11, который мен ет в соответствии с сигналами на входах своей состо  ние. Второй триггер 10 переходит в состо ние соответствующее состо нию первого триггера 1 при наличии на тактируемом входе второго триггера 10 сигнала U,-j с синфазного выход многофазного фазовращательного злемента 1. С выхода второго триггера 10 подаетс  сигнал на вход второго элемента 9 совпадени . Таким образом с помощью элемента 9 совпадени  и триггеров 10 и 11 определ етс  промежуток времени, в котором сдвиг фаз Ч между злектрическими сигналами U j и и ,-; находитс  в области (Рг-о- |/ з + « На диаграмме (фиг. 2 а) в рассматриваемый отрезок времени сдвиг фаз (р находитс  вне )т азанной области, на диаграммах (фиг.2б и в) V) находитс  в указанной области. Совпадение выходных импульсных сигналов многофазных фазовращательных элементов 1 и 2 фиксируетс  вторым элементом 8 совпадени  (фиг. 2 б), который подает сигнал через третий элемент 7 ИЛИ на вход второго элемента 9 совпадени . При наличии одновременно на втором входе второго элемента 9 совпадени  сигнала от второго триггера 10 по вл етс  сигнал на выходе второго элемента 9 совпадени , фиксирующий момент возникновени  заданного значени  (f сдвига фаз. Счетчики 3 и 4 заполн ютс  соответственно сигналами с выходов многофазных фазо95 4 ращательных элементов 1 и 2 через элементы и 6 ИЛИ и устанавливаютс -в исходное сото ние сигналами с выходов элементов 6 и ИЛИ соответственно. Сигнал на выходе кажого счетчика по вл етс  при поступлении на го счетный вход последовательно двух имульсов . Поступление последовательно двух мпульсов на счетный вход каждого счетчиа происходит в том случае, если электриеские сигналы Uj и U|7 достигают заданого сдвига фаз в промежутке времени межу выходными импульсами элементов 5 и 6 ЛИ. Сигнал с выхода счетчика подаетс  через третий элемент 7 ИЛИ на вход второго элемента 9 совпадени  и при наличии на его втором входе сигнала с второго триггера 10 фиксируетс  достижение электрическими сигналами U з; и U f; заданного сдвига фаз (фиг. 2 в). Так как определение заданного сдвига фаз за один период сравниваемь1х сигналов U j и Uji производитс  столько раз, сколько выходов имеют многофазные фазовращательные элементы 1 и 2, то быстродействие данного устройства по сравнению с известным повышаетс  во столько же раз. Число импульсных выходов многофазных фазовращательных элементов 1 и 2 зависит от требуемой точности фиксации момента заданного сдвига фаз. Формула изобретени  Сигнализатор совпадени  фаз, содержащий первые триггер и элемент совпадени , о тличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  при сохранении заданной точности,в него введены два многофазных фазовращательных элемента, второй триггер, два счетчика, второй элемент совпадени  и три злемента ИЛИ, причем ка одый из счетчиков счетным входом соединен через один элемент ИЛИ с выходами одного многофазного фазовращательНого элемента, а установки нул  через другой элемент ИЛИ - с выходами другого многофазного фазовращательного злемента, выходы счетчиков соединены с входами третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом первого злемента совпадени , входами соединенного с выходами первых двух элементов ИЛИ, при этом выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом второго элемента совпадени , второй вхбд которого соединен с выходом второго триггера, тактируемым входом соединенного с синфазным выходом первого многофазного фазовращательного элемента, а S-входом и Rвходом - с пр мым и инверсным выходами первого триггера, входы которого соединены с двум  соседними четными или нечетными выходами второго многофазного фазовращательного элемейта.

   951174

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Смирнов П. Т. Цифровые фазометры. Энерги , Л., 1974, с. 121.

   5
2. 2. Авторское свидетельство СССР М 443331, кл. G 01 R 25/00, 02.03.73.

   .N

   rL .

   L

   (ty I L I 11 t I.

   IL

   Фи.1