Измеритель частоты пyльса

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ПУЛЬСА, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с входом первого одновибратора, второй од . новибратор, резистор, выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первого и. второго электронных ключей, второй вход второго электронного ключа соединен с одним из выходов исто Й1ика питания, а выход - с первым выводом первого конденсатора и вторым входом первого электронного ключа, выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора, входом истокового повторителя, выход которого соединен с первым входом измерительного блока, второй вход которого соединен с вторым выводом источника питания, вторыми выводами первого и второго конденсаторов и одним из выводов резистора, о т л ип чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения пульса при изменениях частоты, в него введены элемент задержки, включенный между выходом формирователя импульсов и входом второго одновибра (Л тора, инвертор и третий электронный ключ, причем вход инвертора соединен с выходом первого одновибратора , а выход - с первым входом третьего электронного ключа, который включен между выходом второго элекVтронного ключа и вторым выводом резистора . 00 со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(S1) А 61 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изои етений и отнРытий (21) 3604709/28-13 (22) 19.04.83 (46) 15.02.85. Бюл. Ф 6 (72) А.Г.Радченко и В.Л.Славинский (53) 615.475(088.8) (56) 1. Кирианаки А.В., Дудыкевич В.Б. Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот. Львов, "Внща школа", 1975, с, 96.

2. Авторское свидетельство СССР

У 930145, кл. С Ol R 23/02, 1980. (54)(57) И31БРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ПУЛЬСА, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с входом первого одновибратора, второй од. новибратор, резистор, выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первого и. второго электронных ключей, второй вход второго электронного ключа соединен с одним из выходов исто Еника питания; а выход - с первым выводом первого конденсатора и вторым входом первого электронного ключа, выход которого соединен с первым выводом второго конденсатора, входом истокового повторителя, выход которого соединен с первым входом измерительного блока, второй вход которого соединен с вторым выводом источника питания, вторыми выводами первого и второго конденсаторов и од1 ним Hs выводов резистора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения пульса при изменениях частоты, в него введены элемент задержки, включенный между выходом формирователя импульсов и входом второго одновибратора, инвертор и третий электронный ключ, причем вход инвертора соединен с выходом первого одновибратора, а выход - c первым входом третьего электронного ключа, который включен между выходом второго элек.тронного ключа и вторым выводом резистора.

1139405

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к измерителям частоты пульса, и может быть использовано в системах непрерыв ного наблюдения за больными и в спортивной медицине для измерения мгновенного или среднего значения частоты сердечных сокращений.

Известно устройство, содержащее формирователь импульсов, первый и второй одновибраторы, первый и второй электронный ключи, конденсатор и источник питания (1).

Недостатком известного устройства является низкая надежность измерения частоты пульса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель частоты пульса, содержащий формирователь импульсов, первый и второй одновибраторы, первый и второй электронные ключи, источник питания, первый и второй конденсаторы, резистор, повторитель, измерительный блок (2 .

Недостатком указанного измерителя является наличие погрешности из.мерения, обусловленной "сквозным" режимом работы электронных ключей, когда оба ключа находятся в замкнутом состоянии. Поэтому напряжение на вто ром конденсаторе больше, чем напряжение, соответствующее измеряемому периоду на первом конденсаторе.

Цель изобретения — повышение точности измерения пульса при изменениях частоты.!

20

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель частоты пульса, содержащий формирователь импульсов, !О выход которого соединен с входом первого одновибратора, второй одновибратор, резистор, выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго электронных ключей, второй вход второго электронного ключа соединен с одним из выходов источника питания, а выход — с первым выводом первого конденсатора и вторым входом первого электронного ключа, выход которого .-соединен с первым выводом второго конденсатора, входом истокового повторителя, выход которого соединен с первым входом измерительного блока, второй вход которого соединен с вторым выводом источника питания, вторыми выводами первого и второго. конденсаторов и одним из выводов резистора,,введены элемент задержки, включенный между выходом формирователя импульсов и входом второго одновибратора, инвертор и третий электронный ключ, причем вход инвертора соединен с выходом первого одновибратора, а выход— с первым входом третьего электронного ключа, который включен между выходом второго электронного ключа и вторым выводом резистора.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2— эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Измеритель содержит формирователь 1 импульсов, первый 2 и второй 3 одновибраторы, элемент 4 задержки, первый электронный ключ 5, источник 6 питания, первый конденсатор 7, резистор 8, второй электронный ключ 9, инвертор 10, третий электронный ключ 11, второй конденсатор 12, истоковый повторитель 13 и измерительный блок !4.

Измеритель работает следующим образом.

Передним фронтом импульса измеряемой частоты после формирователя

1 импульсов (фиг. 2а) запускается первый одновибратор 2 (фиг. 25), а второй одновибратор 3 запускается через элемент 4 задержки (фиг. 2 )„

Одновибратор 3 формирует импульс стабильной длительности, в течение которого через электронный ключ 5 заряжается до напряжения источника

6 питания конденсатор 7 (фиг. 2q).

Длительность импульса одновибратора

3 выбирается из того расчета, чтобы конденсатор 7 успел зарядиться до напряжения источника 6 питания, т,е. о (3 "мр 7

ОВ3 где с п — постоянная времени заряда конденсатора 7.

В момент окончания импульса одновибратора 3 электронный ключ 5 размыкается (фиг. 2), точка Б), и происходит разряд конденсатора 7 через резистор 8 (фиг. 2), кривая БА) до момента прихода следующего импульса измеряемой частоты F по закону !

1,()=и„„, е " (!)

В момент прихода следующего импульса измеряемой частоты от одновиб3 113 ратора 2 замыкается электронный ключ

9, и через инвертор 10 размыкается третий электронный ключ 11. В результате этого разряд конденсатора

7 прекращается, и на второй конден- . сатор 12 передается напряжение, за.фиксированное на первом конденсаторе 7. Это напряжение через повторитель 13 подается на измерительный блок 14, который отградуирован в единицах измеряемой частоты.

При уменьшении мгновенного значения измеряемой частоты напряжение на измерительном блоке также умень-. шается, т.е. Б2а У< (фиг. 23) .

Итак, для измеряемой частоты с учетом равенства (1) "можно записать

F

Таад Т с<р Тра

1 (2)

Т +tao„+С й6< О<,„,

qa4

4 задержки;

Т вЂ” время заряда конденсатоsaр ра 7;

С вЂ” емкость конденсатора 7;

R - сопротивление резистора 8;

U — напряжение на конденсаторе

X ., 7 в конце периода Т„.

В формуле (2) все величины, кроме U являются постоянными и поэто<< Ф му формулу (2) можно записать следующим образом:

К+С R йп—

1 ()

Т "0„ гДе К=Т<п +Т „ +С< R ЗпБпФ<т °

<а <ар <

Соответствующим выбором постоянной времени С<.К можно на определен9405 4 ном интервале F ñâåñòè к минимуму погрешность аппроксимации функции

1 1 к= т Фун цией F„ г- — Ф 1

Х

К- иТаким образом, показания измерительного блока 14 соответствуют мгновенному значению частоты пудьса.

Если параллельно измерительному блоку 14 подключить конденсатор, 10 то показания блока 14 будут соответствовать среднему значению F

Таким образом, за счет введения элемента 4 задержки, инвертора 10 и третьего электронного ключа 11 устраняется "сквозной" режим работы электронных ключей 5 и 9, и напряжет< ние на втором конденсаторе 12 равно напряжению на конденсаторе 7 в конце измеряемого периода (фиг. 2Э, 2п точка А).

ФВ известном устройстве p) напряжение на втором конденсаторе 1 2 несколько вьппе за счет сквозного режима работы ключей 5 и 9 (фиг. 23, точка В).

Эта i.îãðåøíîñòü зависит от измеряемой частоты и может быть полностью учтена прн тарировке измерителя лишь для одной частоты пульса. . J

Кроме того, в предлагаемом измерителе частоты пульса погрешность, обусловленная временем задержки Т а элемента 4 задержки, являе т ся сист ематиче ской и постоянной во всем диапа зоне измеряемой частоты пульса, следовательно, ее можно учесть при та рировке прибора, II39405 ущип Закаэ 1б2/2 - Тираж 722 ПОМисмоа

Фндкав ШШ ЧИвеат", ю. Уагород, уи.йроекюав,4 .