Двухканальный коммутатор гармонических сигналов
DUAL CHANNEL HARMONIC SWITCH

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электронных измерителях фазовых сдвигов и других приборах переменного тока, имеющих двухканальную измерительную структуру.
Для исключения погрешностей в двухканальных приборах от неидентичности и нестабильности элементов, входящих в разные каналы, используют поочередное преобразование двух сигналов в одноканальном преобразовательном тракте. Поочередное подключение сигналов осуществляется автоматическим коммутатором управляемым напряжением более низкой частоты, чем коммутируемые сигналы.
Известен двухканальный коммутатор гармонических сигналов, к одному из сигнальных каналов которого подключены усилитель-ограничитель, выход которого через дифференцирующею цепочку подключен к одному их входов логической схемы «И» выход которой соединен со счетным входом триггера, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, а также к входу первого одновибратора, выход которого соединен со входом второго одновибратора и со вторым входом схемы «И», третий вход которого подключен к выходу второго одновибратора [авторское свидетельство СССР № 571902]. Недостатком данного устройства является синхронизация коммутатора только одним из входных сигналов.
Наиболее близким, по технической сущности, предлагаемому устройству является двухканальный коммутатор гармонических сигналов [авторское свидетельство СССР № 790303] содержащий в каждом канале дискриминатор, вход которого соединен с входной шиной, а выход – с первым входом элемента «И», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход – к входу счетного триггера, единичный выход которого соединен со входом одновибратора и с управляющим входом ключа другого канала, причем информационные входы ключей соединены с соответствующими входными шинами, а выходы объединены и подключены к выходной шине, а также два дополнительных одновибратора и триггер с раздельными входами, нулевой выход счетного триггера первого канала через первый дополнительный одновибратор соединен с единичным входом триггера с разделенными входами, нулевой вход которого через второй дополнительный одновибратор подключен к нулевому выходу счетного триггера второго канале, единичный выход триггера с разделенными входами соединен с третьим выходом элемента «И» первого канала, нулевой выход – с третьим входом элемента «И» второго канала. Данный коммутатор синхронизируется, в отличие от предыдущего, обоими входными сигналами.
Однако общим недостатком данных коммутаторов является сложность оперативного изменения частоты переключения исследуемых сигналов, полностью определяемой длительностью выходных импульсов время задающих одновибраторов.
Техническим результатом является расширение частотного диапазона коммутатора гармонических сигналов с программной корреляцией от частоты исследуемых сигналов.
Для достижения технического результата в известный двухканальный коммутатор гармонических сигналов, содержащий в каждом канале дискриминатор, вход которого соединен с входной шиной, а выход – с первым входом элемента «И», выход которого подключен к входу счетного триггера, единичный выход которого соединен с управляющим входом ключа данного канала, причем информационные входы ключей соединены с соответствующими входными шинами, а выходы объединены и подключены к выходной шине, добавлены микроконтроллер, третий и четвертый элементы «И», первые сигнальные входы которых соединены с выходами дискриминаторов соответственно первого и второго канала, при этом вторые сигнальные входы данных элементов «И» подключены соответственно к первому и второму управляющим выходам микроконтроллера, а выходы упомянутых элементов «И» – соответственно к первому и второму входам микроконтроллера, третий и четвертый выходы которого соединены со вторыми входами элементов «И» первого и второго канала, а третий и четвертый управляющие входы микроконтроллера – с соответствующими нулевыми выходами счетных триггеров первого и второго канала коммутатора.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, а на фиг. 2 – временные диаграммы иллюстрирующие принцип его действия.
Двухканальный коммутатор гармонических сигналов 1 состоит из двух дискриминаторов 2 и 3, первого триггера 4 и первого элемента «И» 5 первого канала, второго триггера 6 и второго элемента «И» 7 второго канала, первого и второго ключей 8 и 9 первого и второго каналов, а также добавленных микроконтроллера 10, третьего элемента «И» 11 и четвертого элемента «И» 12.
1
2
Принцип действия коммутатора 1 состоит из двух тактов, в течение которых к выходу устройства 1 попеременно подключают коммутируемые сигналы U(t) и U(t). Детальное рассмотрение работы устройства целесообразно начать с исходного положения, когда оба триггера 4 и 6 установлены в нулевое состояние и ключи 8 и 9 находятся в выключенном положении.
зад
1
1
В первом такте по сигналу с первого управляющего выхода микроконтроллера 10 на третий элемент «И» 11 поступает разрешающий сигнал, и импульсы с дискриминатора 2 начинают поступать на первый управляющий вход микроконтроллера 10. С некоторой задержкой τ с третьего управляющего выхода микроконтроллера 10 поступает разрешающий сигнала на первый элемент «И» 5, что позволяет очередному импульсу с дискриминатора 2 опрокинуть первый триггер 4 в единичное положение. Первый ключ 8 переключается в замкнутое положение и сигнал U(t) поступает на выход устройства 1. После подсчета K импульсов дискриминатора 2 (задается программным способом и определяется частотой входных сигналов) с третьего управляющего выхода микроконтроллера 10 вновь появляется разрешающий сигнала, что позволяет импульсу с дискриминатора 2 возвратить первый триггер 4 в первоначальное нулевое положение. Первый ключ 8 выключается и прохождение сигнала U(t) на выход устройства 1 прекращается.
Во втором такте рассмотренная последовательность действии повторяется при задействовании элементов второго канала и четвертого логического элемента «И» 12, а также второго и четвертого управляющих выходов и второго управляющего входа микроконтроллера 10.
Управляющие входы 3 и 4 микроконтроллера 10 предназначены для его синхронизации при переключении первого и второго триггеров 4 и 6.
Из рассмотренного принципа действия коммутатора следует:
- переключение исследуемых сигналов происходит в моменты их перехода через ноль;
- в отличие от прототипа период коммутации не строго детерминирован, а программно управляем в зависимости от частоты сигнала. Так, в герцовом диапазоне он составляет единицы секунд, а с повышением частоты он уменьшается до сотен миллисекунд.
Таким образом, предлагаемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо, т.е. удовлетворяет критериям, предъявляемым к изобретениям.