Низкочастотный частотомер

 

НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЧАСТОТОМЕР, содержап91й усилитель-формирователь, вход которого является входом устройства , генератор импульсов и первый счетчик, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в него введены источник опорных напряжений, коммутатор, элемент И, элемент сравнения, блок управления, первьИ и второй формирователи импульсов, второй счетчик и вычислитель, причем первый вход элемента сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход элемента И подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к входу блока управления и к управляющему входу коммутатора, первый, второй и третий информационные входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами источника опорных напряжений, третий выход источника опорных напряжений связан также с вторым входом усилителя-формирователя , выход коммутатора подключен к второму входу элемента сравнения, пер-. вый выход блока управления соединен с первьм входом первого формирователя импульсов, второй выход блока управг ления соединен с первым входом второго формирователя импульсов, третий выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго формирователей импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен к R .-входу первого счетчика, выход второго формирователя импульсов подключен к R -входу второго счетчикаj а выход генератора импульсов соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых подключены соответственно к первому и второму. входам вычислителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТНРЫТИЙ (21) 3626255/24-21 (22) 21.07.83 (46) 07.11.85. Бюл. Р 41 (71) Аэербайджанский научно-исследовательский институт энергетики им.И.Г.Есьмана (72) М.С.Касимэаде,.С.С.Бабаев, Г.И.Болдырев и Е.И.Хайкин (53) 621. 317(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 437021, кл. С 01 К 23/10, 1974.

Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. — Киев: Вища школа, 1980,с.373, рис.8. 13 b (54)(57) НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЧАСТОТОМЕР, содержащий усилитель-формирователь, вход которого является входом устройства, генератор импульсов .и первый счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных воэможностей, в него введены источник опорных напряжений, коммутатор, элемент И, элемент сравнения, блок управления, первый и второй формирователи импульсов, второй счетчик и вычислитель, причем первый вход . элемента сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход эле,,SU„„11902 6 мента И подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к входу блока управления и к управляющему входу коммутатора, первый, второй и третий информационные входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами источника опорных напряжений, третий выход источника опорнйх напряжений свяэан также с вторым входом усилителя-формирователя, выход коммутатора подключен к второму входу элемента сравнения, пер-. вый выход блока управления соединен с первым входом первого формирователя импульсов, второй выхьд блока управ- I ления соединен с первым входом второго формирователя импульсов, третий выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго формирователей импульсов,. выход пер- сй вого формирователя импульсов подключен к R .-входу первого счетчика, выход второго формирователя импульсов подключен к Я -входу второго счетчика, а выход генератора импульсов соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам вычислителя.

1190286

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано при измерениях синусоидальных сигналов низких и инфранизких частот. ,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение его функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена функциональная схема низкочастотного, частотоме ра; на фиг.2 — временные диаграммы, 10 поясняющие работу устройства.

Низкочастотный частотомер содержит источник 1 опорных напряжений, коммутатор. 2, усилитель-формирова-. тель 3, элемент И 4, элемент 5 срав 15 нения, блок 6 управления, первый 7 и второй 8 формирователи импульсов, генератор 9 импульсов, первый 10 и второй 11 .счетчики и вычислитель 12.

Входом устройства являются объе- 2п диненные первые входы элемента 5 сравнения и усилителя-формирователя 3, выход которого соединен с первым входом элемента И 4, второй вход ко торого подключен к выходу элемента 5 р5 сравнения, а выход — к входу блока

6 управления и к управляющему входу коммутатора 2, первый, второй и тре-. тий информационные входы которого соединечы соответственно с первым, вторым и третьим выходами источника

1 опорных напряжений, третий вход .которого связан также с вторым входом усилителя-формирователя 3, выход коммутатора 2 подключен к второмувхо35 ду элемента 5 сравнения, первый. выход блока 6 управления соединен с первым входом первого формирователя 7 импульсов, второй выход - с первым входом второго формирователя 8 импульсов, а третий выход — с вторыми входами . первого 7 и второго 8 формирователей, выход первого формирователя 7 импульсов подключен к R -входу первого счетчика 10, выход второго формирователя

8 импульсов — к и -входу второго счетчика 11, а выход генератора 9. импульсов соединен со счетными входами первого 10 и второго 11 счетчиков, выходы которых подключены соответствен но к первому и второму входам вычислителя 12.

Низкочастотный частотомер работает следующим образом.

В исхОДнОм сОстоянии.на второй вхОД 55 усилителя-формирователя 3 подается нулевой потенциал с третьего выхода источника 1 опорных напряжений, а на второй вход элемента 5 сравнения — нулевой потенциал с выхода коммутатора 2.

На чход устройства подается напряжение U (фиг.2. а ), которое в общем виде выражается соотношением

Ц, = U sin gyt, где U — амплитудное значение сигнала; бэ= 2 1 f„ угловая частота.

В момент сравнения входного напряжения с нулевым потенциалом, при переходе от отрицательной полуволны к положительной, йа выходе усилителя-формирователя 3 появляется единичный сигнал, который держится на его выходе до момента обратного перехода входного. напряжения через нуль (от плюса к минусу), после чего йа выходе усилителя-формирователя 3 появляется нулевой сигнал (фиг.2,б). Сигнал с выхода усилителя-формирователя 3 поступает на второй вход элемента

И 4. В момент равенства напряжений на первом и втором входах элемента

5.сравнения последний формирует сиг-. нал (фиг.2, ), поступающий на элемент И 4. В случае совпадения сиг,— налов с выходов усилителя-формирователя 3 и элемента 5 сравнения (т.е. при положительной полуволне U y ), элемент И 4 формирует импульс, который переключает коммутатор 2 в следующее положение (фиг.2. В ), а также запускает блок 6 управления.

Этот блок формирует сигнал (фиг.2,g) на третьем выходе и запускает первый 7 и второй 8 формирователи импульсов. Те в свою очередь открывают на выходе "временные ворота" (фиг.2 е, ж )., и импульсы с генератог ра 9 импульсов начинают Маполнять счетчики 10 и 11.

В момент равенства напряжения

U„ и напряжения, установленного на выходе коммутатора 2 (первого порогового напряжения U q > ), т.е. в момент времени t,;ýëåìåíò 5 сравне-. ния выдает второй сигнал (фиг.2, 7, ), по которому элемент И 4 вновь переключает коммутатор 2 в следующее положение (фиг.2. B ). Одновременно сигнал с выхода элемента И 4 поступает на блок 6 управления, который выдает сигнал (фиг.2, 9 ) на первом выходе, по. которому первый формиро- . ватель 7 импульсов сбрасывается и прекращает доступ в первый счетчик

10 импульсов с генератора 9 импульсов (фиг.2. е ).

1190286 (2) 3

В момент равенства напряжения U< и напряжения, установленного на выхо-, де коммутатора 2 (второго порогового напряжения Б ),т.е. в момент времени t, элемейт 5 сравнения вьдает сигнал, по которому элемент И 4 переключает коммутатор 2 в исходное положение (фиг.2, 3 ) и на его выходе устанавливается .нулевой потенциал. По этому же сигналу с элемента И 4 блок to

6 управления вьдает сигнал на второй выход (фиг.2 Р ), по которому сбрасывается второй формирователь 8 импульсов (фиг.2,ж ) и прекращается доступ в счетчик 11 импульсов с генератора

9 импульсов.

Таким образом, в первом с етчике

10 записано количество импульсов, пропорциональное времени t (от момента первого сравнения до второго), а 20 во втором счетчике 11 — количество импульсов, пропорциональное времени

t< (от момента первого сравнения до третьего). Информация со счетчиков заносится в вычислитель 12, который 25 производит определение частоты f< и амплитуды U измеряемого сигнала.

Далее цикл измерения повторяется.

Вычислитель осуществляет нахождение частоты f„ и амплитудного значения

U путем решения системы уравнений, (U«(= U з1пяс (1)

«ОР. Р .П .2

Пороговые значения 0«Рр «и 11Р р внесены в память вычислителя. Если воспользоваться, например, разложением функции синуса в ряд Тейлора и ограничиться первыми двумя членами, то решение системы управлений (t) принимает вид ,1 6(и.р tg - П,рр.4, t

6 U.op.i

6 <> — M t (3)

i где(а = 2 « f<

Эта система уравнений может быть также решена любым другим методорВеличины t и t определяются как

К

Ng где N — код (число импульсов) в соот1 ветствующем счетчике;

N — код частоты генератора. F.

Тогда время t выражается в секундах U P p H U РОр в КОДЫ СООтвет ствующих напряжейий в вольтах.

Таким образом, предложенное устройство обладает повышенным быстродействием за счет сокращения времени анализа до четверти периода измеряемой частоты и, кроме того, имеет дополнительные функциональные возможности — измерение амплитуды.

1190286

Ц2.

Редактор И.Николайчук

Заказ 6974/47 - Тираж 747

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113,35, Москва, %-35, Раушская наб., 4/5

Подписное

Ф

Vying

Упор

Опор

Составатель А.Камышков

Техред М,Гергель Корректор Т.Колб

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