Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО ОСРЕДНЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее входной формирователь импульсов, выходом соединенный с управляющим входом блока синхронизации , три счетчика, блок памяти, блок управления и генератор импульсов , выход которого соединен со . счетным входом первого счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу блока управления, .. первыИ выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами второго счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в него введены элемент И, элемент ИЛИ и элемент задержки, выход которого соединен с входом записи блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу блока синхронизации, а выход блока памяти соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, вход сброса которого является входом запроса устройства и соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, при этом (Л счетньй вход второго счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу переноса первого счетчика, входу элемента задержки и тактовому входу блока синхронизации, а другой вход элемента ИЛИ соединен ci вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к второму входу элемента И, первый выход бло9 ка управления и выход третьего счетчика является выходами устройсл ства. о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

WVNW

РЕСПУБЛИН ()9) (ff) 4(5l) G 01 R 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3 735423/24-21 (22) 09.01.84 (46) 15.07.85. Вюл. В 26 (72) В.П. Потапов, В.П. Лобынцев и В.В. Блящев (71) Специальное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (53) 621.317(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 624235, кл. G 06 F 15/36, 1978., 2. Авторское свидетельство СССР

N7 940082, кл. G 01 R 23/02, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО

ОСРЕДНЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее входной формирователь импульсов, выходом соединенный с управляющим входом блока синхронизации, три счетчика, блок памяти, блок управления и генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами второго счетчика, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент И, элемент ИЛИ и элемент задержки, выход которого соединен с входом записи блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу блока синхронизации, а выход блока памяти соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, вход сброса котоРого является входом запроса устройства и соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, при этом счетный вход второго счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу переноса первого счетчика, входу элемента задержки и тактовому входу блока синхронизации, а другой вход элемента ИЛИ соединен d вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к второму входу элемента И, первый выход блока управления и выход третьего счетчика является выходами устройства.

1167521

25 сущности к предлагаемому является устройство для скользящего осреднения частотных сигналов, включающее входную шину, соединенную через формирователь импульсов с управляющим входом блока синхронизации, три счетчика, блок памяти, блок управления и генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами второго счетчика, кроме того, данное устройство содержит два регистра, два счетчика и цифровой интегратор.

Изобретение относится к импульсной технике, предназначено для получения среднего значения непрерывного частотного сигнала в цифровой форме скользящим методом и может быть использовано в различ=- 1 ных информационно-измерительных cucf емах с. д4 уефУ1ДЙи с частотным выФ" « ход.ом . ч 10

Известно устройство для скользя1 . ." щего " осреднения частдтного сигнала, 1 вКлючающед „бщурсинхронизации, у,1 Щ;" генератор импульсоъ, счетчик, сдвиговые регистры, элементы И, элементы ИЛИ, элемент НЕ и блок считывания.

В основу работы этого устройства положен принцип разбиения периода осреднения на несколько равных интервалов, в течение каждого из которых производится накопление информации в счетчике, а в конце каждого интервала производится занись накопленной информации в сдвиговые регистры и сброс информации в счетчике, после чего начинается новый период накопления (1) .

Алгоритм осреднения частотного сигнала в этом устройстве имеет дискретный характер и результат 30 на его выходе также имеет дискретный характер и не соответствует текущему среднему значению в реальном масштабе времени. Кроме того, это устройство конструктивно сложно и не З5 обладает универсальностью по отношению к диапазону частот входного сигнала и периоду осреднения.

Наиболее близким по технической

В выходном счетчике данного устройства за счет применения цифрового интегратора формируется код среднего значения частоты входной последовательности импульсов в реальном масштабе времени (2) .

Недостатками данного устройства являются сложность и ограниченные функциональные возможности, так как устройство формирует результат, соответствующий среднему значению частоты входной импульсной последовательности, и не имеет возможности одновременного масштабирования входного сигнала, т.е. получения результата, соответствующего значению физического параметра, измеряемого частотным датчиком, подключенным к входу данного устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в .устройство для скользящего осреднения частотных сигналов, содержащее входной формирователь импульсов, выходом соединенный с управляющим входом блока синхронизации, три счетчика, блок памяти, блок управления и генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами второго счетчика, введены элемент И, элемент ИЛИ и элемент задержки, выход которого соединен с входом записи блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу блока синхронизации, а выход блока памяти соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному. входу третьего счетчика, вход сброса которого является входом запроса устройства и соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, при этом счетный вход второго счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу переноса первого счетчика, входу элемента задержки и тактовому входу блока синхрони1167

50 зации, а другой вход элемента ИЛИ соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к второму входу элемента

И, первый выход блока управления и выход третьего начетчика являются выходами устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов содержит входную шину 1, формирователь 2 импульсов, блок 3 синхронизации, 15 элемент 4 задержки, блок 5 памяти, генератор 6 импульсов, первый счетчик 7, элемент ИЛИ 8, второй счетчик 9, шину 10 запроса, блок 11 управления, элемент И 12, третий счетчик 13, выходные информационные шины 14 и шину 15 ответа.

Входная шина 1 соединена через формирователь 2 импульсов с управляющим входом блока 3 синхронизации, тактовый вход которого подключен к выходу переноса счетчика 7, первому входу блока 11 управления, одному из входов элемента ИЛИ 8 и через элемент 4 задержки к входу записи 30 блока 5 памяти, информационный вход которого соединен с выходом блока 3 синхронизации, управляющий вход подключен к первому выходу блока 11 управления и шине 15 ответа, а адрес-35 ные входы подключены к выходам счетчика 9, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8 другой вход которого соединен с вторым выходом блока t1 управления,. третий 40 выход которого подключен к одному из входов элемента И 12, .другой вход которого соединен с выходом блока 5 памяти, а выход подключен к счетному входу счетчика 13, выходы которого соединены с выходными шинами

14 устройства, а вход сброса подключен к шине 10 запроса и второму входу блока 11 управления, третий вход которого соединен с выходом генератора 6 импульсов и счетным входом счетчика 7, информационные входы которого подключены к шинам задания коэффициента счета К 1, а информационные входы счетчика 9 55 соединены с шинами задания коэффициента счета К2. Блок 11 управления может содержать, например. блок 16

521 4 синхронизации, триггер 17, формирователь 18 серии импульсов, элемент

19 задержки и счетчик 20.

В данном варианте реализации . блока 11 управления его первый, второй и третий входы соединены соответственно с тактовым и управляющим входами блока 16 синхронизации н тактовым входом формирователя 18 серии импульсов, управляющий вход которого подключен к прямому выходу триггера 17, единичный вход которого соединен с выходом блока 16 синхронизации, а прямой выход подключен к первому выходу блока 11 управления, при этом триггер 17 подключен к выходу переноса счетчика 20, информационные входы которого соедичены с шинами задания коэффициента счета

К 2, а счетный вход подключен к выходу формирователя 18 серии импульсов, второму выходу блока 11 управления и через элемент 19 задержки к его третьему выходу.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 6 импульсная последовательность частотой (фиг. 2 о ), поступает на счетный вход счетчика 7, на выходе переноса которого формируется импульсная последовательность частотой 1 /k 1 (фиг. 2 о ).

С шины 1 через формирователь 2 импульсов на управляющий вход блока 3 синхронизации поступает входная импульсная последовательность частотой в„ (фиг. 2 ь ).

Блоком 3 синхронизации осуществляется временная привязка входных информационных импульсов к импульсной последовательности с выхода счетчика 7,(фиг. 2 ) . При этом на вход управления блока 5 памяти с первого выхода блока 11 управления поступает потенциал (фиг. 2 Ф ), устанавливающий его в режим записи.

Блок 5 памяти является одноразрядным с количеством ячеек, выбираемым из соотношения Вк.макс

К2= т . (1) где вк „щк - максимально возможное к мак значение частоты следования входных импульсов, 6F — цена деления одного .входного импульса, на-

1167521 — (2)

k2

Т о где Т вЂ” требуемый интервал осреднения.

Это соотношение обеспечивает один полный цикл записи за интервал осреднения.

С учетом соотношения (1) при ли нейной зависимости частоты входного сигнала от физического параметра, измеряемого частотным датчиком, после первого полного цикла записи (один цикл работы счетчика 9) количество единиц в блоке 5 памяти соответствует среднему значению физического параметра за данный интервал осреднения. При aF 1, это количество единиц соответствует среднему значению частоты входного 40 сигнала.

В процессе последующих циклов записи в блоке 5 памяти осуществляется поддержание количества единиц в соответствии с текущим средним 45 значением измеряемого физического параметра, поскольку при записи единицы или нуля в очередную ячейку происходит обновление информации, срок давности которой равен интерва- So лу осреднения.

Очевидно, что для получения кода среднего значения физического параметра достаточно организовать один полный цикл считывания информа- SS ции из блока 5 памяти.

С этой целью при поступлении по шине 10 запроса от потребителя

35 пример, по отношению к физическому параметру, измеряемому частот-ным датчиком.

Каждым импульсом с выхода счетчи- 5 ка 7 производится переключение адреса ячейки в блоке 5 памяти и запись в соответствующую ячейку

"0" или "1" в зависимости от того, поступил ли в данном такте входной информационный импульс. Элемент 4 обеспечивает формирование импульса записи с некоторой задержкой по отношению к моменту переключения адреса и появления сигнала на инфор-, 15

I мационном входе блока 5 памяти, что необходимо для нормальной его работы в режиме записи.

Частота следования импульсов с выхода счетчика 7 должна соответствовать на выдачу информации блок 11 управления формирует серию из К2 импульсов, которая должна укладывать- ся в интервале между двумя соседними импульсами записи. Поэтому коэффициент счета К 1 счетчика 7 должен несколько превышать коэффициент K 2.

Из этого требования определяется частота генератора 6 импульсов.

В момент поступления очередного сигнала запроса по шине 10 (фиг. 2g ) сбрасывается предыдущее содержимое счетчика 13. В блоке 11 управления импульс запроса привязывается по времени к ближайшему импульсу записи блоком 16 синхронизации и по заднему фронту этого импульса триггер 17 переключается в единичное состояние, что обеспечивает переключение блока 5 памяти в режим считывания и разрешает работу формирователя 18 серии импульсов, с выхода которого серия из К 2 импульсов с частотой генератора 6 импульсов через элемент ИЛИ 8 (фиг. 2 о ) поступает на счетный вход счетчика 9 ад— реса. Количество импульсов в серии регулируется счетчиком 20, коэффициент счета которого так же, как и счетчика 9, равей К 2. Сигнал переноса с выхода счетчика 20 возвращает триггер 17 в нулевое состояние, что обеспечивает переключение блока 5 памяти снова в режим записи. В процессе цикла считывания на выходе блока 5 памяти, сигнал меняется в соответствии с состоянием опрашиваемых ячеек. Этот сигнал стробируется импульсами с выхода элемента 19 задержки блока 11 управления на элементе И 12, в результате чего по окончании цикла считывания в счетчике 13 формируется код среднего значения физического параметра на данный момент времени.

Поскольку цикл считывания не мешает процессу записи информации в блок 5 памяти и он может начинаться с любого адреса, то требование запроса на выдачу информации может поступать в произвольный момент времени.

Шина 15 ответа является вспомогательной и необходима для организации интерфейса с потребителем.

Нулевой потенциал по этой шине должен запрещать съем информации со счетчика 13, поскольку он в это вре1167521 мя работает, а положительный перепад по шине 15 сигнализирует о готовности результата по очередному запросу.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет более простой алгоритм работы и, следовательно, более простую реализацию. Кроме того, помимо функции скользящего осреднения имеется возможность одно„Запр

Составитель В.Новоселов

Редактор И.Рыбченко Техред О.Ващишина

Корректор О.Луговая

Заказ 443 1/43 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 д

8 г д

Г

И временного масштабного преобразования частотного сигнала в код, соответствующий значению измеряемого физического параметра.

Подбором коэффициентов 1 и K 2 возможна перестройка устройства на другой частотный диапазон и интервал осреднения без конструктивных изменений.

Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов Устройство для скользящего осреднения частотных сигналов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и противоаварийной автоматике электроэнергетических систем

Изобретение относится к пассивной радиолокации, а именно - к способам и устройствам оценки параметров сигналов источников излучения

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, может быть использовано для измерения частоты и периода сигналов от датчиков измерений неэлектрических величин, например, расхода газовой среды

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике, электротехнике, метрологии для прецизионного измерения временных интервалов

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может быть использовано для определения частоты сетевого напряжения

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах совместного обнаружения и оценки параметров случайных потоков импульсов с дискретным временем

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике, электротехнике, метрологии и других отраслях промышленности для прецизионного измерения частоты сигналов, отклонений частоты от номинального значения, временных интервалов, а также для получения статистических параметров, характеризующих стабильность частоты за различные периоды времени

 

Наверх