187427. lajstromszámú szabadalom • Berendezés nagy fázisbizonytalanságú periodikus jelek fáziskülönbség előfeldolgozó-, fázismérés átlagoló- és kiértékelő kapcsolási elrendezésekkel
1 2 187 427 A találmány tárgya berendezés nagy fázisbizonytalanságú periodikus jelek digitális fázismérésére, fáziskülönbség előfeldolgozó-, fázismérés átlagoló- és kiértékelő kapcsolási elrendezésekkel, elsősorban processzor felügyelete alatt működő folyamatos üzemű elektronikus távolságmérő műszerekben a fázisszöggel arányos távolság meghatározására. Az ismert fázismérők fokozott pontossági követelmények támasztásakor általában digitális elven működnek. A digitális fázismérők alkalmazásának azonban korlátot szab, hogy a fázismérés értelmezési tartomány határának közelében jelentkező kis fázisbizonytalanság is szinte tetszőleges mértékűre növeli a mérési eredmény hibáját. A nagy fázisbizonytalanság mellett is akkor lesz viszonylag kicsi a mérési eredmény hibája, ha egyrészt az előfeldolgozás során a fáziskülönbség a mérő áramkör értelmezési tartományán belül marad, másrészt a fázisingadozás legnagyobb periódus idejénél is nagyobb adagolási ideig végezzük a mérést. Az átlagolási idő növelésének csak a még elviselhető maximális mérési idő szab határt. Az állandó értelmezési tartományú ismert digitális fázismérőkben nem sikerült a nagy fázisbizonytalanságú jelek elfogadható előfeldolgozása, de J. D. Fogarty: Fázisszög átlagoló műszer (Electronic Design 25. kötet, 15. szám, 1977. júl. 88-90. oldal) c. cikkében olyan módszert ismertet, amely ugyan a két független kiértékelő alkalmazásával viszonylag bonyolult áramkör, de az ajánlott módszer jelentős előrelépés a megoldás felé. Az ajánlott megoldás hibája, hogy további logikai döntést igényel, a kiértékelés és az impulzus számlálást párhuzamosan két osztóval végezteti. A processzor felügyelete alatt működő digitális fázismérőktől elvárható fontos követelmény, hogy az áramkör felülete jól illeszkedjen a processzorhoz, vagyis a megfelelő cím-, adat-, és vezérlő buszhoz illesztés ne igényeljen külön illesztő fokozatot. Az ismert digitális fázismérők ennek a követelménynek sem tesznek eleget. A digitális fázismérő és a kiértékelője szétválasztható. Az ismert digitális fázismérők a nagy távolságú összeköttetést nem biztosítják közvetlenül, csak kiegészítő áramkörök alkalmazásával, mint például az eredmény párhuzamos/soros átalakítását megoldó kapcsolási elrendezésekkel. Az ismert digitális fázismérők külön számolási művelet elvégzése nélkül nem teszik lehetővé az úgynevezett belső fázistolás egyszerű kiegészítését sem. A találmány célja, hogy a digitális fázismérő berendezések fenti hibáit, hiányosságait megszüntesse. A kitűzött célt a találmány szerint olyan berendezés létrehozásával értük el, amely négyszögesítő, fáziskülönbség előfeldolgozó, ciklusszámláló, fázismérés vezérlő, impulzusosztó fokozatokat és fáziskiértékelő egységet tartalmaz. A találmány lényege abban van, hogy az első és második négyszögesítő fokozatok kimenete a fáziskülönbség előfeldoígozó fokozat egy-egy bemenetére, annak első kimenete ciklusszámláló fokozat és a fázismérés vezérlő fokozat egy-egy bemenetére, másodiknegyedik kimenetei az impulzusosztó fokozat egyegy bemenetére vannak csatlakoztatva, a ciklusszámláló fokozat kimenete a fázismérés vezérlő fot kozat második bemenetével, annak kimenete a fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat harmadik és az impulzus osztó fokozat negyedik bemenetére, annak kimenetei a fáziskiértékelő egység egy-egy be- 5 menetére vannak csatlakoztatva, továbbá a ciklusszámláló fokozat, a fázismérés vezérlő fokozat és a fáziskiértékelő egység közös bemenetekkel, a négyszögesítő fokozat, a fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat és a fáziskiértékelő egység további 10 bemenetekkel és a fáziskiértékelő egység négy bites kimenettel van ellátva. A találmány szerinti berendezés egy előnyős kiviteli alakjánál az impulzusosztó fokozat huzalozott adat bemenettel van ellátva. Egy további előnyös kiviteli alaknál a fáziskiérté- 15 kelő egység digitális fázistoló érték bemenettel és üzemmód információ bemenettel van ellátva. A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 20 1. ábra a találmány szerinti berendezés blokksémája, a 2. ábra a fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat kapcsolási rajza, a 3. ábra a digitális fázismérő átlagoló egység kap- 25 csolási rajza, a 4. ábra a fáziskiértékelő egység kapcsolási rajza. Mint az 1. ábrán látható, a találmány szerinti berendezés 1, 2 négyszögesítő fokozatot, 3 fáziskülönbség előfeldolgozó fokozatot, 4 ciklusszámláló 30 fokozatot, 5 fázismérés vezérlő fokozatot, 6 impulzusosztó fokozatot és 7 fáziskiértékelő egységet tartalmaz. Az 1, 2 négyszögesítő fokozatok a, b kimenete a 3 fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat egy-egy bemenetére, annak első d kimenete a 4 35 ciklusszámláló fokozat és az 5 fázismérés vezérlő fokozat egy-egy bemenetére, második-negyedik e, f, g kimenetei a 6 impulzusosztó fokozat egy-egy bemenetére vannak csatlakoztatva, a 4 ciklusszámláló fokozat k kimenete az 5 fázismérés vezérlő 40 fokozat második bemenetével, annak m kimenete a 3 fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat harmadik és a 6 impulzus osztó fokozat negyedik bemenetére, annak i, j kimenetei a 7 fáziskiértékelő egység egyegy bemenetére vannak csatlakoztatva, továbbá a 45 4 ciklusszámláló fokozat, az 5 fázismérés vezérlő fokozat és a 7 fáziskiértékelő egység közös 1 bemenetekkel, az 1,2 négyszögesítő fokozat, a 3 fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat és a 7 fáziskiértékelő egység további a', b', c, p, n bemenetekkel és a 7 50 fáziskiértékelő egység négy bites o kimenettel van ellátva. A találmány szerinti berendezés működésmódja a következő. A berendezésben (1. ábra) az a' és b' bemenete- 55 ken megjelenő szinuszos referencia- és szinuszos változó fázisjelek közötti fáziskülönbség meghatározása a feladat, amelynek digitalizálást és szint illesztését az 1 és 2 négyszögesítő fokozatok végzik el. A 3 fáziskülönbség előfeldolgozó fokozat az a gQ és b kimenetekről kapott referencia- és változó fázisjel bemenetekből és két további bemenőjelből, a c bemeneten lévő kvantáló jelből és az 5 fázismérés vezérlő fokozat kimenő jeléből, a fázismérés jelből állítja elő a d kimeneten megjelenő belső referencia fázisjelet, az e kimeneten a kvantált előre 2
