Устройство для преобразования частоты в код

Устройство для преобразования частоты в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

3„ Ъ . с .;,,; .; -., д

2 (ы, д

ОП ИГРАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалйстич вских

Республик

<"> 661787 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 210277(21) 2454365/18-21 с присоединением заявки Hо— (23} Приоритет(51)М. Кл.2

Н Оз К 13/2О

IIG 01 R 23/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано О505,79. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания р5р579 (53) УДК 681.325.

058 (088 8) (72) Авторы изобретения.М.Х.Шубов и В.С.Селезнев (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ В КОД

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальных телеметрических системах и системах автоматического контроля для преобразования информации от датчиков с выходной частотой, меняющейся в широком диапазоне.

Известно устройство для преобразования частотного сигнала в цифровой

30 код, содержащее клапан измеряемой частоты, схему выделения одного периода,клапан эталонной частоты, генератор эталонной частоты, блок управления, настраиваемый делитель и счетчик линейного значения измеряемой частоты (1).

Недостатком такого устройства является большая разрядность кода, эквивалентного частоте при работе в широком диапазоне частот и необходимость применения в счетчике счетных элементов с высокой частотой переключения. Известен также-функциональный преобразователь.частоты импульсов в цифровой код, содержащий дискриминатор-формирователь, элемент И, накопительный триггерный счетчик, генератор меток времени, кодовый счетчик, дешифратор, регистр хранения информации, индикаторное устройство и управляющее устройство (2).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, так как время преобразования определяет-. ся несколькими периодами измеряемой частоты.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для преобразования частоты в код1 содержащее Формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первой группой входов блока коммутации (3).

Недостатком такого устройства является низкое быстродействие и большая разрядность кода, эквивалентного частоте, изменяющейся в широком диапазоне.

Целью изобретения являетея повыше ние быстродействия устройств при одновременном сокращении разрядности кода эквивалентного частоте, изменяющейся в широком диапазоне.

661787 4

Поставленная цель достигается тем, что в ус ройство для преобразования частоты в код, содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первой группой входов блока коммутации, дополнительно введены два триггера,два элемента И,элемент ИЛИ, Ю дешифратор и шифратор, причем выход формирователя импульсов измеряемой частоты подключен к единичному входу первого триггера и к одному из входов дешифратора, другие входы которо- 5 го соединены с выходами разрядов счетчика импульсов измеряемой частоты, выходы дешифратора подключены через последовательно соединенные дополни тельный элемент ИЛИ и первый элемент р

И к нулевым входам первого и второго триггеров и непосредственно ко входам шифратора, выходы которого подключены ко второй группе входов блока коммутацйй, вйход второго триггера соединен с управляющим входом формирователя импульсов измеряемой часто- ты, а выходы первого триггера и генератора ймпульсов эталонной частоты через второй элемент И подключены ко входу счетчика ймпульсов эталонной частоты, выход которого через элемент ИЛИ соединен со вторим входом первого элемента И.

На чертеже представлена Функцио" нальная схема предлагаемого устрой-, 35 ства для преобразования. частоты в код.

Устройство дпя преобразовании час тбты в код содержит формирователь 1 импульсов Измеряемой частоты, генератор 2 Импульсов эталонной частотй 49

Р, счетчик 3 импульсов эталонной частоты F, счетчик 4 импульсов из-" меряемой частоты F>, блок коммутации

5, элементы б;.7 И, элементы:8,9 ИЛИ, триггеры 10, 11, дешифратор 12, шйф-,@ ратор 13, Формирователь номера под" диапазона 14. устройство для преобразования час" тоты в код работает следующим образом.

Сигнал начало преобразования иэ устройства управления перебрасываеЗ триггер 11. Потенциальный сигнал с выхода триггера 11 дает разрешение на йрохождение измеряемого сигнала через формирователь 1. Импульсы с выхода Формирователя 1 поступают на двоичный счетчик 4 и фронтом первого импульса перебрасывается триггер 10, который разрешает прохождение импуль сов эталонной частоты Рз от генера- К тора 2 импульсов эталонной частоты через элемент И 7 на счетчик.3.

Окончание преобразования происходит при наличии определенного количества импульсов; поступивших íà счет» чик 3 и с появлением сигнала чомера поддиапазона на выходе формирователя

14 номера поддиапазона.

Число импульсов эталонной частоты F, поступивших в счетчик 3, при котором происходит окончание преобразования, зависит от измеряемой частоты и изменяется от Им| до Nmas где И ; — минимальное количество импульсов эталонной частоты, которое определяется требуемой точностью измерения, No a - максимальное количество импульсов F>, поступивших в счетчик 3, которое определяется низшей частотой измеряемого сигнала.

Для увеличения быстродействия частота генератора 2 выбирается из условия, чтобы за период некоторой средней частоты на счетчик 3 поступило

N>i;n импульсов эталонной частоты, Время измерения этой средней частоты и частоты ниже средней определяется одним. периодом измеряемой частоты.

При этом количество импульсов эталонной частоты, поступивших иа счетчик

3, будет увеличиваться с уменьшением

Измеряемой частоты. Формирование интервала времени, равного одному периоду измеряемой частоты, происходит в Формирователе 14 номера поддиапа» зона.

Нри измеряемой частоте F больше некоторой средней частоты измерение происходит за .несколько периодов измеряемой частоты. Сигнал номера поддяапазона Формируется в результате сравнения содержимого счетчика 3 и количества периодов измеряемой часто ты sa интервал измерения.

В каждом поддиапазоне крайние частоты отличаются в два раза. Для частот среднего поддиапазона содержимое счетчика 3 находится в пределах от

Нею до 2Ищ -1. Для поддиапазонов с частотой сигнала F ниже. частоты среднего поддиапазона содержимое в счетчике 3 для крайних частот стыкующихся поддиапазонов отличается в два раза.

Для поддиапазона частот выше среднего поддиапазона содержимое счетчика 3 находится также в пределах от

N wig до 2N, ä-1, а количество пери- . одов, за которое происходит измерение, кратно. 2".

Чем выше частота поддиапазона, тем больше n .

Сигнал о заполнении счетчика 3 импульсами эталонной частоты в указанных пределах подается через элемент

ИЛИ 8 на вход элемента И б и на.формирователь 14 номера поддиапазона.

Число периодов измеряемой частоты выявляется дешифратором 12 формирователя 14 номера поддиапазона, входы которого подключены к выходам счетчика 4. Сигналы на выходе дешифратора 12 появляются при значениях чисел в счетчике 4 кратных 2",где n=O 1,2.3.

661787

С выхода дешифратора 12 формирователя 14 через элемент ИЛИ 9 сигналы номера подаются на второй вход элемента И 6. При совпадении сигналов на первом и втором входе элемента

И 6 на его выходе появляется сигнал конец преобразования, который 5 устанавливает в 0 триггеры 10 и

11. Сигналы с выхода дешифратора 12 формирователя 14 подаются на шифратор

13, где преобразуются в двоичный код номера поддиапаэона, который с кодом ц) счетчика 3 через блок коммутации 5 передаются в систему по сигналу Запрос °

Таким образом, время преобразования предлагаемого устройства определяетсй автоматически и для частот некоторого среднего поддиапазона и частот ниже среднего поддиапазона равно периоду измеряемой частоты, а для частот выше некоторого среднего поддиапазона время преобразования равно периоду частоты среднего поддиапазона, при этом номер поддиапазона оп.ределяется автоматически.

Разрядность кода, эквивалентного измеряемой частоте,. равна разряднос- 26 ти кода для числа Н щ;„ в счетчике 3 и разрядности коца номера поддиапазона от формирователя 14.

Разрядность кода номера поддиапазона определяется из выражения ЗО п = 2

I где n — количество поддиапазонов, m — - количество двоичных разрядов. Количество поддиапазонов определяется из выражения 35 — = 2

Fwin где F n - максимальная частота всего диапазона измеряемых частот, F „ t минимальная частота всего диапазона измеряемых частот.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого технического решения в отличие от прототипа заключается в повышении быстродействия при одновременном уменьшении разрядности кода эквивалентного чаетоте.

Так, например, для преобразования частоты с помощью известного устройства - прототипа с точностью преобразования 0,2Ъ, необходимо производить измерение в течение интервала времени, равного 500 периодам измеряемой частоты для самой низкой частоты в заданном диапазоне.

Интервал времени измерения оста- 55 ется постоянным для всего диапазона частот, поэтому с увеличением частоты число импульсов измеряемой частоты за интервал измерения пропорционально увеличивается.

60 В предлагаемом устройстве в отличие от известного для частот в диапазоне от самого низкого значения до некоторой средней частоты преобразование производится за интервал времени, равный одному периоду измеряемой частоты. Для более высоких частот интервал измерения равен одному периоду частоты некоторого среднего поддиапазона.

Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства в десятки раз выше, чем быстродействие известного устройства.

В то же время в известном устройстве азрядность кода, соответствующего измеряемой частоте, определяется разрядностью счетчика импульсов измеряемой частоты, счетчика кадров и счетчика импульсов эталонной частоты.

Интервал времени измерения определяется количеством импульсов измеряемой частоты, необходимых для измерения с заданной точностью для случая измерения самой низкой частоты во всем диапазоне измеряемых частот.

Формула изобретения

Устройство для:преобразования частоты в код, содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент

ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первой .группой входов блока коммутации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены два триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, дешифратор и шифратор, причем выход формирователя импульсов измеряемой частоты подключен к еди» ничному входу йервого тргггера и к одному из входЬв дешифратора, другие входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов измеряемой частоты, выходы дешифратора подключены через последовательно соединенные дополнительный эЪчемент ИЛИ и первый элемент И к йулевым входам первого и второго триггеров и непосредственно ко входам шифратора, выходы которого подключены ко второй группе входов блока коммутации, выход второго триггера соединен с управляющим входом формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы первого триггера и генератора импульсов эталонной частоты через второй элемент И подключены ко входу счетчика импульсов эталонной частоты выход которого через элемент ИЛИ соединен со вторым входом первого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 263299, кл. G 06 Т, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 292233, кл. Н 03 К 13/02, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

9 373873, кл. Н 03 К 13/20, 1977. бб1787

„На

l3P

Составитель Л.Плетнева

Редактор М.Трофимова - Техред Р.Андрейко Корректор О.Билак

Заказ 2512/65 Тирам 1059 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.уагород, ул.Проектная,4