Низкочастотный цифровой частотомер

Низкочастотный цифровой частотомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Воронежский, государственный педагогически „инс (71) Заявитель (54) НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР, Изобретение относится к электро,измерительной технике и предназначено для измерения мгновенной частоты процессов малой скорости.

Известен инфранизкочастотный цифровой частотомер, содержащий формирователь импульсов, триггер, генератор опорной частоты, электронный ключ, генератор пилообразного напряжения, компаратор напряжений, преобразователь время-напряжение и счетчик результата измерения (1) .

Однако в процессе эксплуатации данного устройства, изменяются пара" метры токозадающих цепей, что является источником погрешностей измере» ния частоты сигналов.

Известен низкочастотный частотомер, содержащий преобразователь время-напряжение, .ключи, источники опорного напряжения, интегратор, компаратор, генератор опорной час.тоты, счетчик и блок управления (21 .

Однако в известном частотомере перед каждым измерением производит ся калибровка токозадающих цепей, что снижает его быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в низкочастотный цифровой частотомер, содержащий последова1О тельно соединенные формирователь импульсов, преобразователь время-на" пряжение, первый ключ, генератор пилообразного напряжения, компаратор, второй ключ, связанный по другому входу с генератором опорной частоты и счетчик результата измерения, введены эталонный импульсный генератор, последовательно соединенные коммутатор, цифроаналоговый преобразователь, блок памяти и вычитающий счетчик, причем вход эталонного импульсного генератора подключен к выходу формирователя импульсов, а выходы - к управляющим входам блока

3 92 аналоговой памяти и первого ключа, выход блока аналоговой памяти соединен с вторым эходом генератора пилообразного напряжения, счетные входы счетчика результата измерения и вычитающего счетчика обьединены, а их выходы соединены с входами коммутатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема низкочастотного цифрового частотомера; ча фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Частотомер содержит формирователь

1 импульсов, эталонный импульсный генератор 2, преобразователь 3 время-напряжение, ключ 4, блок 5 аналоговой памяти, генератор 6 пилообразного напряжения, компаратор 7 напряжений, цифроаналоговый преобразователь 8, ключ 9, генератор 10 опорной частоты, счетчик 11 результата измерения, коммутатор 12, вычитающий счетчик 13.

У тройство работает следующим образом °

По первым двум импульсам, поступающим в моменты времени t<, t y на входную клемму частотомера (фиг.2а), формирователь 1 вырабатывает импульс, длительность которого равна периоду

Тп входного сигнала (фиг.2б). Передним Фронтом этого импульса запускается эталонный импульсный генератор

2 и преобразователь 3 время-напряжение. Эталонный импульсный генератор

2 формирует импульс эталонной длительности (фиг.2в), который должен быть меньше минимальной величины периода измеряемой частоты, что является необходимым условием нормальной работы частотомера. По окончании импульса на выходе преобразователя

3 время-напряжение формируется напряжение, пропорциональное периоду исследуемого сигнала (фиг,2г, момент времени t4) . Это напряжение поступает на вход ключа 4 с элементом аналоговой памяти, на другой вход которого подается импульс с эталонного импульсного генератора 2. На выходе ключа 4 формируется сигнал (фиг.2д) . Этот сигнал поступает на генератор 6 пилообразного напряжения.

При запуске последнего в момент времени t формируется сигнал пилооб,разной формы (фиг.2ж), скорость нарастания которого (наклон) .определяется выходным напряжением ключа 4., 4601

4 которое пропорционально длительности импульса эталонного генератора.

Пилообразное напряжение с выхода генератора 6 подается на компаратор

7, где происходит сравнение с опорным напряжением Up. До момента равенства указанных напряжений в момент времени t> ключ 9 открыт (фиг.2м) и через него проходят опорные (счетные) импульсы с выхода генератора 10 опорйой частоты на входы счетчика i1 результата измерения и вычитающий счетчик l3 (Фиг. 2з,и) .

В момент времени t> число (фиг.2к), записанное в счетчике 11 результата измерения И,ч,обратно пропорционально измеренной устройством длительности импульса Т. эталонного генератора

2. В рычитающем счетчике (фиг .2л) S !

О

15 рр. записано число Npq равное

N pc= 14пах- 1 1сч

Через элементы коммутации коммута— тора 12 входы цифроаналогового пре2S образователя 8 подключаются к выходам разрядов или счетчика 11 результата измерения, или вычитающего счетчика l3, причем, если измеренное значение длительности эталонного

30 импульса больше истинного значения (погрешность со знаком плюс), то преобразователь 8 подключится к выходу счетчика El результата измерения, если меньше (погрешность .со знаком минус) — к выходу вычитающего счетчика 13. На выходе цифроаналогового преобразователя 8 сформировано напряжение, пропорциональное коду числа, записанного в соответствующем счетчике (фиг.2н) . Этим напряжением зарядится конденсатор блока 5 аналоговой памяти по управляющему импульсу с выхода эталонного генератора 2 (фиг.2е), с выхода которого напряжение, пропорциональное величи45 не ошибки, приложится ко второму выходу генератора 6 пилообразного напряжения (фиг.2б) .

По поступлении в момент времени следующего входного импульса иэЮ меряемой частоты (фиг.2а) триггер формирователя 1 импульсов меняет свое состояние и осуществляет запуск эталонного генератора 2. При этом открывается ключ 4, его конденсатор заряжается до величины напряжения, подаваемого с выхода преобразователя 3 время-напряжение. Далее осуществляется повторный запуск генера924601

5 тора 6 пилообразного напряжения и установление счетчика 11 результата измерения в исходное состояние (цепи запуска генератора и установки счетчика на фиг.l не показаны). За интервал времени t< -t4, аналогично интервалу 1 -t, в счетчик 11 результата измерейия записывается новая последовательность импульсов, количество которых пропорционально из- 10 меряемой частоте входного сигнала,. т.е.

1 1

=k — =k — i

Е„-t) Тп где k - коэффициент пропорциональности.

В устройстве учитывается погрешность измерения, обусловленная изменением параметров измерительных 20 цепей. Эта погрешность выделяется из результата измерений длительйости эталонного импульса, преобразуется в аналоговую форму и при подаче на второй вход ген".ратора 6 пилообраэ- 2s ного напряжения изменяет режим его работы, компенсируя при этом величи- . ну погрешности. С момента времени t измерительный цикл повторяется вышеописанным образом. При положительной величине погрешности измерения величина ошибки характеризуется младшими разрядами счетчика 11 результата измерения, а .при отрицательной величине погрешности измерения - младщими разрядами вычитающего счетчика

13. При этом в первом случае коммутатор 12 подключает ко входам цифроаналогового преобразователя 8 младшие разряды счетчика 11 результата 40 измерения, а во втором - вычитающего счетчика 13.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает увеличение быстродействия при высокой точности иэмеления (порядка 10 g в широком ди" апаэоне изменения температур окружаю щей среды. формула изобретения

Низкочастотный цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, преобразователь время-напряжение, первый ключ, генератор пилообразного напряжения, комларатор, второй ключ, связанный по другому входу с генератором опорной частоты, и счетчик результата измерения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены эталонный импульсный генератор, последовательно соединенные коммутатор, цифроаналоговый преобразователь, блок памяти и вычитающий счетчик, причем вход эталонного импульсного генератора подключен к выходу форми" рователя импульсов, а выходы " к управляющим входам блока аналоговой памяти и первого ключа, выход блока аналоговой памяти соединен с вторым входом генератора пилообразного напряжения, счетные входы счетчика результата измерения и вычитающего счетчика объединены, а их выходы соединены с входами коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 501623, кл. G Ol R 23/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

И 7880l9, кл. G 01 R 23/06, 1980.

924601 г „

Редактор Н.Ковалева

Заказ 2808/61 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф 4

P м

У ю М

ИМ

У

Составитель В.Новоселов

Техред Д, дц. Корректор СЛекмар