Цифровой частотомер

Цифровой частотомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик ю928245 (6!) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 19.08. 80 (2!) 2976419/18-21

{Я1) М. Кп.з с присоединением заявки №

G 01 R 23/10

Госуяврственный комитет

СССР оо дел,зм изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0582 Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 15.05. 82 (531УДК 621. З17 (088 ° 8) О.М.Дерфель, A.A ° Сорокин и A.Ñ.Ãðóçoâ. (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа" (7! ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управФ ления и контроля.

Известен частотомер, содержащий блок выбора диапазона измерения, счетчик числа периодов за время измерительного интервала, блоки для преобразования результата в единицы частоты E11 .

Однако известное устройство сложное.

О

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотомер, содержащий блоки для измерения периода сигнала и блоки для последующего преобразования результата измерения в единицы частоты E2) .

Известное устройство обладает ограниченным диапазоном измерения.

Целью изобретения является упрощение и расширение диапазона измерения. поставленная цепь достигается тем, 25 что в цифровой частотомер, содержащий блок управления, соединенный через формирователь с информационным входом устройства, генератор опорной частоты, подключенный к входу 30 счетчика-делителя, вспомогательный счетчик, разрядные входы которого через блок вентилей связаны с выходами счетчика периода, а выход вспомогательного счетчика через анализатор нуля подключен к входу счетчика результата и к командному входу блока вентилей, введены реверсивный распределитель управляющих сигналов, три эдемента И и две группы элементов И, которые по выходу объединены через свои элементы ИЛИ, причем вы-а ход первого элемента ИЛЙ связан с командным входом блока управления, а выход второго элемента ИЛИ связан через первый элемент И с входом счетчика периода и суммирующим входом вспомогательного счетчика, выход счетчика периода подключен к прямому входу распределителя управляющих сигналов, выходы которого подключены к первым входам двух групп элементов И, а вторые входы элементов И первой и вт;орой группы поди - èü соответственно к первым и. последним выходам счетчика-делителя, выход перaoro элемента ИЛИ подключен к реверсивному входу распределителя управляющих сигналов через один из входов второго элемента И, второй вход кото928245 рого соединен с вторым режимным выходом схемы управления и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, выход третьего элемента И соединен с вычитающим входом вспомогательного счетчика, ,первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И.

На чертеже представлена структур- 1О ная схема цифрового частотомера.

Частотомер содержит формирователь

1, блок 2 управления, элементы 3-5 И, генератор 6 опорной частоты, счетчик- 15 делитель 7, реверсивный распределитель 8 управляющих сигналов, две группы элементов 9 и 10 И, элементы

11 и 12 ИЛИ, счетчик 13 периода, вспомогательный счетчик 14, блок 15 вентилей, анализатор 16 нуля и счетчик 17 результата.

Цепи начальной установки на чертеже не показаны.

УстройстВО работает следующим об25 разом.

Процесс измерения состоит из двух режимов: Р1 — измерение периода Т входной частоты и Р— вычисление величины входной частоты F ïî значению Т„.

Начало цикла измерения определяется поступлением сигнала "Пуск" на входную клемму блока 2 управления. 35

В момент поступления с выхода формирователя 1 импульса входной частоты

F блоком 2 управления на первом режимном выходе формируется разрешающий потенциал, открывающий по перво- 40 му входу элемент 3 И, а все устройство приводится в исходное состояние, в котором счетчики 7, 13, 14 и 17 устанавливаются в нулевое состояние, а распРеделитель 8 находится в одном из состояний (например, в первом), когда на его первом выходе формируется разрешающий потенциал, поступающий на первые входы элементов 9 и 10

И первого диапазона. Так как на вход счетчика-делителя 7 поступают импульсы с выхода генератора 6 опорной частоты с периодом Т,„, то на входы элементов 9 И поступают импульсы частоты с коэффициентами деления К,, К> "К „(периоды их следования К Т,„

К ;Трч; К„ Т ), а на входы эле-. ментов И 10 — с коэффициентами депеI 1. ния К,, К -К„. После указанного приведения устройства в исходное состояние импульсы с периодом следования

К, Т через элемент И 9 первого диапазона, элементы ИЛИ 11, И 3 поступают на вход счетчика 13 периода и на суммирующий вход вспомогательного счетчика 14. При этом за время пери- 65 ода измеряемой частоты Т„в счетчиках 13 и 14 подсчитывается число

П=

Т,к (1)

К4 ТСЧ

При определенной разрядности счетчика 13 возможны два случая: измеряемая частота лежит в предеЛах первого (верхнего} диапазона, период

Т> достаточно мал и переполнения счетчика 13 не происходит. В этом случае, при поступлении очередного импульса входной частоты завершается режим Р,; измеряемая частота имеет значение ниже первого диапазона, за время периода Т» счетчик 13 переполняется, сигналом с его выхода распределитель 8 переходит в очередное состояние (в данном случае в состояние, соответствующее второму диапазону) . Этот же сигнал поступает на второй командный вход блока 2 управления, в результате чего с приходом очередного импульса входной частоты Режим Р не завершается, а реализчется измеоение периода 7„ с помощью импульсов частоты с новйм периодом (в данном случае с периодом

К Т ц, так как со второго выхода распределителя 8 разрешающий потенциал подается на вход И 9 второго диапазона) .

Второй случай может повториться и при измерении Т на очередном диапазоне. При этом переполнение счетчика 13 обеспечивает автоматический поиск требуемого диапазона. Такой последовательный, начиная с первого, автоматический выбор требуемого диапазона возможен при одиночных или редких процедурах измерений. В случае, когда входной сигнал контролируется достаточно часто, очередное измерение производится на диапазоне, более высоком по сравнению с предыдущим измерением. Это обеспечивается тем, что сигнал окончания цикла измерения, поступающий с выхода элемента 12 ИЛИ через элемент 5 И на реверсивный вход распределителя 8, возвращает его в состояние, соответствующее предыдущему диапазону, что гарантирует измерение с требуемой точностью при повышении входной частоты.

При измерении на требуемом диапазоне (при отсутствии переполнения счетчика 13) поступлением очередного входного импульса Г„блок 2 управле-, ния переводит устройство в режим Р, разрешающий потенциал переключается с первого режимного выхода на второй подключая частоту задающего генератора 6 через элемент 4 И на вычитающий вход счетчика 14.. При этом счетчик-делитель 7 и счетчик 17 обнуляются (с помощью счетчика 7 отсчитывается время вычисления величины F

Э2 6245 ;å. режима Р), распределитель 8 сохраняет свое состояние, подавая разрешающий потенциал на вход элемента И 10 того диапазона, на котором производилось измерение Т, счетчик 13 также сохраняет свое состояние.

В случае работы устройства на первом диапазоне время вычисления равно К, Т,<< . За это время реализуется процедура подсчета числа импульсов, период следования которых пропорционален измеренной в режиме Р< величине П. Поступающие на вычитающий вход счетчика 14 импульсы с периодом Тач отсчитывают время П <Тр« .

<При обнулении счетчика 14 сигнал с

"выхода анализатора нуля 16 регистрируется счетчиком 17 результата и, поступая на командный вход блока 15 вентилей, осуществляет перепись величины П из счетчика 1.3 в счетчик 14. 20

Этот процесс повторяется до поступления с выхода элемента ИЛИ 12 сигнала об окончании режима Р, являющегося сигналом окончания измерения.

Поступлением на первый командный 25 вход блока 2 управления снимается разрешающий потенциал со второго режима выхода, и процесс измерения завершается.

Подсчитанное в счетчике 17 резуль- 30 тата число равно

1 В КТ tö (2)

n ° Тсч

Учитывая (1), получаем

N K1 к уи (3) . 35

Т

Полученное значение пропорционально измеряемой частоте F . Выбор исходных коэффициентов К,, К и периода Тс« определяют точйость и раз.— мерность измеряемой частоты (Гц, 40 кГц, об/мин и т.д.) .

Переход от одного диапазона к другому связан„ с изменением коэффициентов К, и К „, причем при переходе к более низкому диапазону коэф- 45 фициент К;<,, увеличивается (например, при переходе от первого ко вто-, рому диапазону увеличивается в m раз, т.е. К =- m ° K) . Для сохранения выбранной размерности измеряемой частоты, как следует из выражения (3), коэффициент K ; необходимо уменьшить во столько же раз (в рассматри<

< к ваемом случае К = ), т.е. при переходе ко второму диапазону измеряемая величина имеет вид

< Ка

5 дтС Ю Ж Ж ЛИ < ) <("2 Тк Тх .(- - — (Н)

d0

Выражения (3) и (4) идентичны. Этим подтверждается, что при кратном изменении частот, следующих с выходов элементов 9 И и элементов 10 И (при их переключения), получаемюй 65 в счетчике 17 результат зависит только от значения входной частоты (от периода Т„ ) .

При реализации указанного алгоритма переход к более низкому диапазону срязан с уменьшением коэффициента К; в результате чего уменьшается формируемое на выходе элементов

10 И время выполнения режима Р, что достигается беэ дополнительных затрат оборудования (без увеличения разрядности счетчика 7), а приведенная погрешность в режиме Р не изменяется. Погрешность измерения Т„ в режиме

Р< из выражения (2) определяется

8= К" Т " в (5)

Т

При уменьшении входной частоты

Т„ растет, поэтому увеличение коэффициента К; при переключении диапазонов не ухудшает погрешности.

Таким образом, частотомер обеспечивает автоматическое переключение диапазонов измерения частоты, реализуя изменение периода квантующих сигналов, с помощью которых измеряется период входной частоты, изменяя при этом пропорционально длительность времени вычисления, за счет чего расширяется диапазон измерения. Кроме того, подключение выхода элементов 10 И к реверсивному входу распределителя управляющих сигналов позволяет каждое последующее измерение выполнять на следующем, более высоком диапазоне, при этом нет необходимости осуществлять поиск требуемого диапазона, начиная с самого верхнего.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий блок управления, соединенный через формирователь с информационным входом устройства, генератор опорной частоты, подключенный к входу счетчика-делителя, вспомогательный счетчик, разрядные входы которого через блок вентилей связаны с выходами счетчика периода, а выход вспомогательного счетчика через анализатор нуля подключен к входу счетчика реэу. пьтата и к командному входу блока вентилей, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения диапазона измерения, в него введены реверсивный распределитель управляющих сигналов, три элемента И и две группы элементов И, которые по выходу объединены через свои элементы ИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИ связан с командным входом блока управления, а выход второго элемента ИЛИ связан через первый элемент И с входом счетчика периода и суммирующим входом вспомогательного счетчика, выход счетчика периода

928245

Составитель В.Новоселов

Редактор Т.Парфенова Техред Т. Маточка КорректорН.Ывыдкая

Заказ 3229/56 Тираж 719 Подписное

БНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключен к прямому входу распределителя управляюцих сигналов, выходы которого подключены к первым входам двух групп элементов И, а вторые входы элементов И первой и второй группы подключены соответственно к первым и.последним выходам счетчика-делителя, выход первого элемента ИЛИ подключен к реверсивному входу распределителя управляюцих сигналов через один из входов второго элемен- 10 та И, второй вход которого соединен с вторым режимным выходом схем управления и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, выход третьего элемента И соединен с вычитаюцим входом вспомогательного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 729522, кл. G 01 R 23/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 359604, кл, G 01 R 23/10, 1964.