Устройство для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров, информация о которых представлена в виде фазомодулированных сигналов. Устройство содержит четыре идентичных подогреваемых резистора, чувствительные элементы которых включены по схеме моста, в одну из диагоналей которого включен источник питания, а в другую - индикаторный прибор. Дополнительно устройство снабжено двумя формирователями входных сигналов , входы которых являются входами устройства, а также элементом И, инвертором и RS-триггером, Причем R-вход RS-триггера соединен с выходом первого формирователя входного сигнала и первым входом элемента И, а S-вход - через инвертор с выходом второго формирователя и вторым входом элемента И. Выход элемента И соединен с объединенными выводами двух нагревателей подогреваемых резисторов , чувствительные элементы которых входят в противоположные плечи моста, а инверсный выход RS-триггера соединен с объединенными выводами лвух других нагревателей подогрева-- емых резисторов, чувствительные элементы которых входят в другие противоположные плечи моста, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) А1 щ) G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ Гкнт Оса

1 (21) 4768487/21 (22) 11.12,89

Ы1 (46) 07,05,92, Бюл. 1 17 (71) Научно-производственное объединение приклар,ной механики (72) В.М.Калита (53) 621,317,077 (088.8) (56) авторское свидетельство СССР

1257561, кл. С 01 R 25/00, l985. (54) УстРпйстВО pJlp изиеРениР сДВиГд

ФДР МЕЖДУ PRIMP НРПР ЖЖЕНИЯМИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров, информация о которых прерставлена в виде фазомодулированных сигналов, Устройство содержит четыре ирентичных пологреваемых резистора, чувствительные элементы которых включены по схеме моста, в одну из диагоналеи которого включен источник питания, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах различного назначения для измерения неэлектрических величин, инФормация о которых представлена в виде фазомодулированных сигналов.

Известны фазометры, содержащие входные формирователи импульсных последовательностей, выходы которых соединены с входами триггера, элемент совпадения, индикатор.

2 а в другую - индикаторный прибор.

Дополнительно устройство снабжено двумя формирователями входных сигналов, входы которых являются входами устройства, а также элементом И, инвертором и RS-триггером. Причем

R-вход RS-триггера соединен с выходом первого формирователя входного сигнала и первым входом элемента И, а S-вход - через инвертор с выходом второго формирователя и вторым sxoдом элемента И. Выход элемента И соединен с объединенными выводами двух нагревателей подогреваемых резисторов, чувствительные элементы которых входят в противоположные плечи моста, а инверсный выход RS-триггера соединен с объединенными выворами двух других нагревателей подогрева- емых резисторов, чувствительные

-элементы которых входят в другие

1 противоположные плечи моста, 2 ил.

Недостатком такого прибора является сложность схемной реализации, обусловленная используемой в нем цифровой формой представления информации, Известны также фазометры, основанные на использовании преобразователей с квадратичной зависимостью между их входной и выходной величинами, в которых осуществляется предварительная операция суммирования и вычитания величин, межлу которыми определяется сдвиг Фаз с последующим воз1732290 ведением в квадрат полученных суммы и разно=ти, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения сдвига фаз, содержащее четыре идентичных металлических порогреваемых резистора с косвенным подогревом, чувствительные элементы которых включены по схеме измерительного моста, индикатор и источник питания, каждый иэ которых включен в соответствующие диагонали моста, формирователи входных сигналов; меру фазовых сдвигов, 15

Недостатком известного устройства является необходимость использования ручных операций по балансировке моста, обусловленные использованием меры фазовых сдвигов, что усложняет конструкцию и ограничивает сферу его применения, Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, д что в устройство для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями, содержащем четыре идентичных подогреваемых резистора,, чувствительные элементы которых включены по схеме моста, в одну иэ диагоналей которого включен источник питания, а в другую диагональ индикаторный прибор

{гальванометр), дополнительно введены два формирователя входных сигналов, входы которых являются входа- 35 ми устройства, а также элемент И, инвертор и RS"òðèããåð, R-вход которого соединен с выходом первого формирователя входного сигнала и первым входом элемента 11 à S-вход триг- 40 гера - через инвертор соединен с выходом второго формирователя и вторым входом элемента И, выход которого соединен с объединенными выводами двух нагревателей подогреваемых резисторов, чувствительные элементы которых входят в противоположные плечи моста, а инверсный выход RS-триггера соединен с обьединенными выводами двух других нагревателей подогреваемых резисторов, чувствительные weменты которых входят в другие противоположные плечи моста.

В качестве резисторов с косвенным подогревом могут быть использованы также металлические или полупроводниковые терморезисторы. В вариантах исполнения устройства возможно использование, также магнитореэисторов, фоторезистивных оптронов с прямопропорциональной или нелинейной об- ратно пропорциональной зависимостью сопротивления резистора от воздействующего фактора (напряжения, тока, мощности, времени воздействия).

На фиг,1 представлена структурная схема устройства для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями, на фиг,2 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип его работы, Устройство содержит входные формирователи 1,1 и 1,2, логический элемент И 2, инвертор 3, RS-триггер 4 (используется его разновидность Етриггер, для которого входная комбинация сигналов S = 1, R = 1 является разрешенной), четыре идентичных резистора с косвенным подогревом

5.! - 5,4, чувствительные элементы которых включены по схеме моста, индикатор б с источником 7 питания, каждый.из которых включен в соответствующие диагонали моста. Выводы нагревателей терморезисторов 5.1 и 5,4, включенных в противоположные плечи моста, связаны с выходом элемента И

2, а выводы нагревателей терморезисторов 5,2 и 5.3, включенных в два других противоположных плеча моста, связаны с выходом RS-триггера 4. !

Устройство работает следующим образом.

Напряжения О,! (t) и Uz(t) опорно го и измерительного каналов соответственно, поступающие на входы устройства, .усиливаются и ограничиваются в формирователях 1.1 и 1,2 в нормированные импул ьсы, ра вные половине длительности периода Т измеряемых напряжений (фиг,2а-2г), Эти импульсы сдвинутые по времени на временной интервал ь, пропорциональный измеряемому фазовому сдвигу СР между опорным и измеряемым сигналами, поступают на входы элемента И 2, При этом на выходе элемента И происходит фор- мирование широтно-импульсно-модулированной последовательности импульсов с длительностью, равной Т/2 - (фиг,2е), Одновременно Ilo переднему ,фронту импульса с выхода формирова теля 1,1, поступающего íà R-вход RSтриггера 4, произволится его установка в исходное положение. Сброс RSтриггера производится по переднему фронту импульса с выхода инвертора 3, Устройство обеспечивает. измерений сдвигов Фаэ в широком частотном диапазоне, так как нагреватели имеют малую остаточную реактивность, Таким образом, предлагаемое устройство для измерения сдвига фаэ позволяет получить информацию о фазе входных сигналов беэ использования

10 меры фазовых сдвигов, что упрощает устройство, создает предпосылки для уменьшения его стоимости, упрощает эксплуатацию за счет полной автоматизации процесса измерения и исключения ручных операций на балансировке моста и обеспечивает повышение его надежности.

Формула изобретения

5 1732290 поступающего íà S-вход RS-триггера 4, Таким образом на выходе RS-триггера

4 происходит формирование ШИМ-последовательности импульсов с длительностью, равной Т/2 + v (фиг, 2ж), С выхода. элемента И 2 ШИМ-последовательность импульсов воздействует на нагреватели резисторов косвенного подогрева 5,1 и 5,4, а с выхода RSтриггера 4 - на нагреватели резисторов косвенного подогрева 5.2 и 5.3.

Сопротивление идентичных металлических,резисторов 5.1 - 5,4 изменяется пропорционально длительности воздействующих на их нагреватели

ШИМ-последовательности импульсов, Сопротивление терморезисторов 5, 15,4 будет определяться соотношениями:

R1 = R4;

R2 = R3t

R1 = K(T/2 — (, );

R2 = K(T/2 + Ф) (2) где К - коэффициент пропорциональности, Потенциалы точек а и 5 измерительного моста относительно общей точки (корпус) с учетом соотношений (1) определяются выражениями:

R1 (= Е

1а О В1+В2 э

R2 (й = E

1Ь в R1 + В2

На выходе индикатора 6 будет регистрироваться напряжение:

R1-В.2

"=Ч Чк=е о R1+R2 (3).

С учетом соотношения (2) выражение (3} принимает вид:

K(T/2+ë) K(T/2-л ) о К(т/2+ )+K(T72-à) т т,е,, показания индикатора 6 будут пропорциональны измеряемому фазовому сдвигу = 180 - (при E = const).

Т о

Устройство для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями, содержащее четыре идентичных подогреваемых резистора, чувствительные элея менты которых включены по схеме моста, в одну иэ диагоналей которого включен источник питания, а в другую диагональ - индикаторный прибор (гальванометр), о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, дополнительно введены два формирователя входных сигналов, входы которых являются входами устрой" ства, а также элемент И, инвертор

35 и RS-триггер, R-вход которого соединен с выходом первого формирователя входного сигнала и первым вхо. дом элемента И, à S-вход триггера через инвертор соединен с выходом

40 второго формирователя и вторым входом элемента И, выход которого соединен с объединенными выводами двух нагревателей подогреваемых реэисто" ров, чувствительные элементы кото45 рых входят в противоположные плечи моста, а инверсный выход RS""òðèãгера соединен с объединенными выво" дами двух других нагревателей подогреваемых резисторов, чувствитель- .

50 we элементы которых входят в другие протм.воположные плечи моста, С ос та вит ел ь А. С тарос тина

Реда ктор О, бугренкояа Техрер y,дн ьiк Корректор Л,Пилипенко

Заказ 1581

Тираж

Подписное

В ИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосквз, Ж-35, Раушекан наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уятород, ул, Гагарина, fOf