Устройство для определения отклонения фазового сдвига периодического сигнала от номинального значения

 

Изобретение может быт, использовано в системах измерения угловых и линейных перемещений. Пель изобретения - повышение точности измерения отклонения фазовых сдвигов. Устройство содержит одновибратор 4 и элементы И 6 и 7. Введение формирователей 1 и 2 импульсов, инвертора 3, одновибратора 5 и интегратора 8 позволяет формировать результирующую рлзность длительности стандартного и измеряемого сигналов в каждом полупериоде измеряемого сигнала и обрабатывать результат с учетом этапа отклонения. В описании приседе и цифровой вариант устройства . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i) (Л В)(од Bbiwd СО г эо Ф«г.7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОДИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3967906/24-21 (22) 23.10 ° 85 (46) 15.09.87. Вюл. У 34 (71) Институт проблем управления (автоматики и телемеханики) (72) П.П.Вороничев,.Ф.И.Кербников, А.Н.Крештал, Н.Э.Менгазетдинов и M.À.Ðoýåûáëàò (53) 621.317.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 529521, кл. G 01 R 23/10, 1973, Авторское свидетельство СССР

У 834567, кл. G 01 R 23/10, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОТКЛОНЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА ОТ НОМИНАЛЬНОГО

ЗНАЧЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в системах измерения угловых и линейных перемещений. Цель изобретения — повышение точности измерения отклонения фазовых сдвигов. Устройство содержит одновибратор 4 и элементы И 6 и 7. Введение формирователей

1 и 2 импульсов, инвертора 3, одновибратора 5 и интегратора 8 позволяет формировать результирующую разность длительности стандартного и измеряемого сигналов в каждом полупериоде измеряемого сигнала и обрабатывать результат с учетом этапа отклонения.

В описании приседаю« пифровой вариант устройства . 1 з и. ф лы, 3 ил.

1337807

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использоззано В системах измерения угловых и линейных перемещений, 1 использующих изменения фазы электргзческого сигнала От.измеряем<>го парлметра °

Целью изобретения является повышение точности измерения отклонения фаЗОВЫХ СДВИГОВ От НОМИНВЛЬН эГО ЗНачения.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг,3 — функциональная схема цифрового варианта устройства.

Устройство содержит днл формироззателя 1 и 2 импульсов, инвертор 3, ВХОД KQTopoI О сОРДинен с ВХОдом фОр 20 мирователя 1 импульсов, л выход — с нходом формирователя 2 импульсов, два одновибратора 4 и 5, Входы которых соединены- с выходами формиронлтелей

1 и 2 импульсов соответственно, выхо- ?5 ды — с входами элемента И 6, а инверсные выходы — с входами элемента И 7, и интегратор 8, суммирующий Вход котОРОГО СОЕДИНЕН С ВЫХОДОМ ЭЛсМРНТЛ

И 6, а вычитающий вход — с выходом дзэ элемента И 7, Устройство работает следующим образом.

Сформированный измеряемый сигнал прямоугольной формы (фиг,2 а) подается на вход формиронателя 1 и через иннер Iор 3 на вход IIIoрмирователя 2. формирователи 1и 2 вьзрабатывают импульсы малой длительности при положительном и отрицательном фронтах, т.е. по началу каждого полупериода входного сигнала соответственно.

Выходные импульсы формирователей 1 и 2 запускают одновибраторы 4 и 5, которые формируют импульсы фиксированной длительности (фиг ° 2б II 13) равной Т,/2.

Импульсы фиксированной длительности с прямых выходов однонибрлторов поступают на входы элемента И 6.

На выходе элемента И 6 появляются импульсы (фиг,2д), длительность которых соответствует Временной разности между полупериодом сигналл стандартной частоты Т,/?. и полупериодом измеряемого сигнала Т,,„ /2 и случае

Т /2 Т„ /2.

Носко..1ьку длительность рлзностного временного интс рналл между полуПЕРЗ1ОДЛМИ II3MPPHOМО ГО И С ТЛН TAPTHOI О сигналов прямо пропорциональна Отклонению haçû От номинального значения, отнесе.нного к стандартной члстоте, импульсы на выходе элсмента И 6 соотI3 С . Т С Т В g ÞТ УСЛО 13 и О I!OJIOA<11TOЛЕ> НЫМ ОТ К лонениям фазы.

Элемент И 7 работает аналогично элементу И 6 с той разницей, что на его входы подлются инверсные В!!ходы одновибраторов 5 и 4, Вследствие чего выходные импульсы элемента И 7 появляются в случае Т, /2 Т„ /2 (фиг,2г) и соответствуют условно отрицательным отклонениям фазы. Импульсы поступающие на суммирукэщий вход

1гнтегрлтора 8, интегрируются с положительным знлком, а нл Вычитлющий вход — с Отрицлт !11 ным, 13 po зультате чего н интеграторе 8 к концу каждого

Входного импульса хранится рсзультирующий сдвиг фазы Входного сигнала, соответствующий отклонению фазы от номззнального значения за время от начала до текущего момента измерения.

Источником погрешности измерения сдвига фазы в предлагаемом устройстве является нестабильность длительности

13ыходных сигналон однонибрлтора, а также дрейф нуля интегратора.

Повышение точности устройства для

Определезпзя сдвига фазы достигается

Введением дополнительного синхронизирующего генератора, выход которого подключен к синхронизирующим входам формирователей, Однонибрлторон и элементов И, Выло.пзен333,3x соответствующим образом, а также Введением цифроззого ренерсиВ31ого счет зикл.

Устройство (Лиг. 3) содержит перззый и ззтсэройз формирователи 1 и 2 импульсон, иннертор 3, одновибрлторы 4 и

5, элементы И б и 7 и интсгрлтор 8. формиронл гели 1 и " 13»311oiIIIeIII I в виде блоков, содержащих триггс ры 9 и 10 и элементы И 11 11 12 соответственно.

Прямые выходы тр зггерон 9 и 10 соедиIIo! II.I с первыми входами элс ментов

И 11 и 12, находящимися в том же блоке. Иннерсззый Выход триггера 9 соединен с вторым входом элемента И 12 и

П-входом триггера 10, инверсный выход которого соединен с. Вторым входом элемента И 11. 1э-вход триггера 9 с.оединен с Входной клеммой устройства, Выходы блоков 1 и 2 соединены с входами одновибраторон 4 и 5 соответственно, выполненных I3 виде ци13эроных

3 13 счетчиков 13 и 14, прямые выходbf Которых соединены с Ч-входами запрецения счета этих же счетчиков и первым и вторым входами элемента И 6, а первый и второй входы второго элемента

И 7 соединены с инверсными выходами счетчиков 14 и 13 соответственно.

Выходы элементов И 6 и 7 соединены с прямым и обратным входами реверсивного счетчика 8. Выход генератора 15 соединен с С-входами счетчиков 4 и 5, триггера 9, с дополнительными входами элементов И 6 и 7, а также через инвертор 3 — с входом триггера 10.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 15 вырабатывает синхроимпульсы, частота которых во много раз превосходит номинальную частоту входного сигнала. Триггеры 9 и 10 способны в зависимости от сигналов на их информационных входах изменять свое состояние на положительном и отрицательном фронтах синхроимпульсов соответственно. Так как изменение состояния триггеров 9 и 10, вызванное появлением фронта измеряемого сигнала, происходит спустя интервал времени,равный длительности одного синхроимпульса, на выходе элемента И 11 формирователя 1 появляется импульс длительностью, равной длительности синхроимпульса, расположение которого во временной последовательности синхроимпульсов соответствует первому синхроимпульсу после положительного фронта измеряемого сигнала, а на выходе элемента И 12 формирователя 2 появляется импульс, соответствующий первому синхроимпульсу после отрицательного фронта измеряемого сигнала. Таким образом,на выходах формирователей 1 и 2 формируются импульсы, соответствующие началу полупериодов измеряемого сигнала, синхронизированные с непрерывной последовательностью синхроимпульсов, вырабатываемых генератором 15 °

Выходные импульсы формирователей

1 и 2 поступают на S-вход разрешения счета считчиков 4 и 5 соответственно, емкость каждого из которых равна фиксированному числу И и соответствует стандартному значению полученного сигнала Т,/2. Выходные сигналы счетчиков 4 и 5 поступают »а соответствующие входы элементов И 6 и 7, в результате чего синхроимпульсы, пос37807 тупающие на один из входов элемента

И 6, проходят на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 при положительных отклонениях фазы (Т,/2с

T, „ /2). Синхроимпульсы с выхода элемента И 7 проходят на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 при отрицательных отклонениях от номинального значения в случае Т,/2>Т„, /2.

При отсутствии временного рассогласования между полупериодами стандартного Т /2 (определяемого N) и измеряемого Т„,„ /2 сигналов, что происходит при отсутствии отклонения фазы измеряемого сигнала от номинального значения, на входы реверсивного счетчика 8 синхроимпульсы не поступают и он не изменяет своего значения, При использовании устройства достигается повышение точности определения отклонения фазового сдвига от номинального значения за счет формирования результирующей разности дли25 тельности стандартного и измеряемого сигналов в каждом полупериоде измеряемого сигнала и обработки результатов с учетом знака отклонения °

Формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для определения отклонения фазового сдвига периодического сигнала от номинального значения, содержащее два элемента И, одно35 вибратор, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью по40 вышения точности в него введены инУ тегратор, инвертор, два формирователя импульсов и второй одновибратор, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми

45 входами элементов И, выходы которых соединены с входами интегратора, при этом входная клемма устройства через первый формирователь соединена с входом первого одновибратора, а че50 рез инвертор и второй формировательс входом второго одновибратора °

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен генератор, каждый из формирователей импульсов содержит D-триггер и элемент И, одновибраторы выполнены в виде счетчиков на фиксированное число ит пульсов, интегратор — в виде реверсивно07

Фиг 2

Составитель М.Катанова

Техред И.Попович

Редактор А.Пежнина

Корректор М.Демчик

Заказ 4126/43 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Пр;.изводс гвенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 5 1337Я го счетчика, а элементы И сцабжены дополнительными входами, причем прямые выходы Р-триггеров соединены с первыми входами соответствуюших

5 элементов И, выходы которых являются выходами формирователей импульсов, входная клемма устройства соединена с входом первого формирователя импульсов, которым является D-вход 10

D-триггера первого формирователя импульсов, инверсный выход этого триггера соединен с D-входом D-триггера второго формирователя импульсов и вторым входом элемента И второго формирователя импульсов, инверсный выход D-триггера второго формирователя импульсов соединен с вторым входом элемента И первого формирователя импульсов, С-вход D (((((e o o 20 формирователя импульсов через инвертор соединен с С-вхздом D — триггера второго формир (затс .ë ÿ импульсов а

Ф вход инвертора соединен с выходом генератора, с которым также соединены дополнительные входы элементов

И и С-входы счетчиков на фиксированное число импульсов, V-входы которых соединены со своим прямым выходом и первым и вторым входами первого элемента И, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с инверсными выходами счетчиков на фиксированное число импульсов, а S-входы последних — с выходами элементов И соответственно первого и второго формирователей импульсов, при этом выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входами реверсивного счетч ика .