Цифровой частотомер

 

Изобретение может быть использовано в С1 стемах измерения и автоматического регулирования. Цифровой частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, триггеры 2 и 3, счетчики 6-10, элементы И П-16, элементы 17-19 задержки, распределитель 21 импульсов , групповые элементы И 22 и 24 и элемент И 23. В частотомер введены триггеры 4 и 5, элемент 20 задержки и блок 25 индикации. Предлагаемый частотомер обладает повышенной надежностью функционирования за счет выработки взаимосвязанных команд на управление его узлами. Вследствие упорядочения определения алгебраического результата целой и дробной частей периода измеряемой частоты повышается точность измерения. 3 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А") (19) (11) (51) 4 С Ol R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИБЛМ. - ", ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4142046/24-21 (22) 03.11,86 (46) 07.09.88. Бюл. 1(- 33 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (72) Г. Л. Воронкова и В. А. Китаев (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1018036, кл. G Ol R 23/00 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 406169, кл. G 01 R 23/1.0, 1973. (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР (57) Изобретение может быть использовано в системах измерения и автоматического регулирования. Цифровой частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, триггеры 2 и 3, счетчики 6-10, элементы И 11-16, элементы

17-19 задержки, распределитель 21 импульсов, групповые элементы И 22 и 24 и элемент И 23. В частотомер введены триггеры 4 и 5, элемент 20 задержки и блок 25 индикации. Предлагаемый частотомер обладает повьппенной надежностью функционирования за счет выработки взаимосвязанных команд на управление его узлами. Вследствие упорядочения определения алгебраического результата целой и дробной частей периода измеряемой частоты порышается точность измерения. 3 ил.

1422173

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в системах измерения и .автоматического регулирования.

Цель изобретения — поньппение точности измерения и надежности работы.

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового частотомера, на фиг. 2 и

3 - временные диаграммы, поясняющие f0 работу цифрового частотомера.

Цифровой частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, триггеры

2-5, счетчики 6-10, элементы И !1-16, .элементы 17-20 задержки, распредели" !5 тель 21 импульсов, групповой элемент

И 22, элемент И 23, групповой элемент

И 24 и блок 25 индикации.

Первый выход генератора 1 эталонной частоты соединен с первыми входа- 20 ми триггеров 2 и 4, выход триггера 2

Подключен к первому входу триггера

3, второй вход которого подключен к второму входу триггера 4, первый вход триггера 5 соединен с соответствующи- 25 ми входами счетчиков 6, 8 и 9, второй выход генератора 1 подключен к второму и первому входам элементов И 11 и 12 соответственно, причем первый вход элемента И 11 соединен с выходом 30 триггера 2, а выход — с вторым входом счетчика 6; первый выход триггера 3 подключен к второму входу элемента

И 12, второй выход — к второму и первому входам элементов И 13 и 14 соответственно, третий выход генератора 1 соединен с первым входом элемента И 13, выходы элементов И 13 и

14 подключены к счетному (первому) и установочному (второму) входам счет- 40 чика 7, групповой выход которого соединен с вторым групповым входом группового элемента И 22, первый групповой вход которого соединен с первым групповым выходом распределителя 21 45 импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И 12, вТорой выход распределителя 21 соединен с первым входом элемента И 23, второй вход которого соединен с вторым входом триг- 50 гера 3 и выходом счетчика 6, выход элемента И 23 подключен к счетным входам счетчиков 9 и 10, групповой выход счетчика 9 через групповой элемент И 24 соединен с установочным групповым входом счетчика 10, выход которого соединен с вторым входом триггера 5, выход котоporо подключен к второму входу элемента И 15, первый

f к текущий i-й эталонный интервал времени измерения л количество импульсов измеряемой частоты за T«, часть периода измеряемой частоты в начале последующего (i+1)-го интервала измерения; период измеряемой частоты, совпавший с началом последующего интервала измерения; часть периода измеряемой частоты в начале текущего интервала измерения; период измеряемой частоты совпавший с началом тегде Т01

Т„;

Тх, кущего интервала измерения.

Таким образом, измерение частоты заключается в подсчете количества целых и дробных частей периодов чавход последнего — к второму входу триггера 4 и входу элемента 18 задержки, первый и второй входы элемента И 16 соединены соответственно с выходом триггера 4 и вторым нходом триггера 2, а выход — с вторым входом счетчика 8, третий вход которого соединен с выходом элемента И 15, выход элемента 18 задержки через элемент

19 задержки соединен с вторым входом группового элемента И 24, с установочным входом счетчика 10 и с входом элемента 20 задержки, выход которого подключен к установочному входу счетчика 8, второй вход триггера 2 подключен к входу элемента 17 задержки и является входом частотомера, группоные выходы счетчиков 8 и 10 и ныход элемента 18 задержки подключены к соответствующим входам блока 25 индикации.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

При непрерьгвных интервалах измерения справедливо выражение(фиг. 2а,б,в) 3 14221 стоты fÄ sa эталонный интервал времени Тп.

Если подсчет импульсов целой части (фиг. 3 а,б) производить начиная с второго импульса измеряемой частоты от момента начала измерения, время, равное одному полному периоду измеряемой частоты, может быть отведено для вспомогательных операций (вычисление дробной части, коррекция счетчика целой части по результатам вычисления дробной, запись информации из счетчиков в выходные устройства).

Генератор 1 вырабатывает импульсы эталонных частот Р„, f,, f, причем для удобства деления fл = Kf где коэффициент К может принимать значения, кратные основанию системы счисления результата измерения, и опреде- 20 ляется степенью точности, с которой необходимо вычислять результат дробной части. Так, если необходимо иметь результат измерения в десятичной системе счисления с точностью до деся- 25 тых долей периода, К = 10.

С появлением на выходе генератора

1 очередного импульса эталонного интервала измерения T триггер .2 устанавливается в состояние, при котором открывается элемент И 11. В счетчик

6 начинают поступать импульсы с ча-. стотой f для измерения интервала 4 t„" (фиг. 2г,д). Триггер 4 устанавливается в состояние, при котором элемент

И 16 закрыт, и импульсы измеряемой

35 частоты в счетчик 8 целой части не поступают.

С приходом первого (после начала измерения) импульса измеряемой часто" ты триггер 2 устанавливается в состояние, при котором закрывается элемент

И 11 и заканчивается счет числа 4 t„a триггер 3 — в состояние, при котором элементы И 13 и 14 закрываются, .доступ в счетчик 7 импульсов квантования целого периода Тх„ частотой f и импульсов сброса пРекращается, а элемент И 12 открывается, запуская распределитель 21 импульсов. Начинается процесс деления содержимого счетчика 6 (4 t;) на содержимое счет(Тх )

В счетчике 7 к моменту деления находится число T„„. последнего перед началом измерения периода измеряемой частоты, так как благодаря наличию элемента 17 задержки импульс сброса на вход элемента И 14 приходит позже, 73

4 чем сигнал запрета с выхода триггера

3, и счетчик 7 в начале этого периода не сбрасывается.

4t

Д е е Т р ствчяется до л целых единиц путем поразрядного циклического вычитания числа Т„; и с помощью элемента И 22, управляемого распределителем 21 с частотой f> . В конце каждого цикла вычитания имплуьс с выхода последнего каскада распределителя 21 через открытый групповой элемент И 23 поступает на вход сложени1 счетчика 9 и на вход вычитания счетчика 10. Деление происходит до момента срабатывания старшего знакового разряда счетчика 6, т.е. до тех пор, пока остаток в счетчике делимого не будет меньше делителя. Таким образом, на выходе счетчика 6 формируется сигнал "Конец деления", который закрывает элемент И 23, запрещая прохождение импульсов в счетчики 9 и

10, устанавливает триггер 3 в состояние "!". При этом открываются элементы И 13 и 14 (вновь начинается периодический сброс и запопсение счетчика 7), закрывается элемент И 12, и деление заканчивается.

В счетчике 9 записывается резуль4 t тат деления ", а в счетчике 10—

Т„„

4t -1 dt s 4 „ -/ где - резульТл; с Тхс

Хс,-1 тат деления в предыдущем цикле.

Л „

Причем, если, (,", на х выходе заема счетчика 10 формируется импульс заема, который устанавливает триггeð 5 в состоя псе, при котором элемент И 15 закрыт. По концу деления коррекция результата целой части не проводится, т.е. не записывается дополнительная единица (формула 1), так как она была занята при вьгшта-

4гь-1 4ti

Если - " ъ, на выходе счетТ„„. ! чика 10 импульс заема не формируется, и триггер 5 остается в состоянии, при котором элемент И 15 открыт, разрешая запись дополнительной единицы по сигналу "Конец деления", согласно формулы (1). .Кроме того, сигнал "Конец деления" устанавливает триггер 4 в состояние, при котором элемент И 16 открывается, разрешая прохождение импульсов изметабло для отображения этой информации. Сигнал с выхода элемента 19 открывает групповой элемент И 24 и переписывает по входу S счетчика 10 информацию Т " .из счетчика 9.

pt„

Т„„

Сигнал с выхода элемента 20 задержки устанавливает счетчики 6„8 и

9 в нулевое состояние, подготавливая их к очередному циклу измерения, а триггер 5 — в состояние, при котором элемент И 15 открыт. Суммарное время всех элементов задержки Ср Т„. Все вспомогательные операции заканчиваются к моменту появления второго импульса измеряемой частоты. Начиная со второго импульсы измеряемой частоты i-го цикла измерения поступают в счетчик 8 целой части через открытый (сигналом с выхода триггера 4) элемент И 16 до начала (i+1)-ro интервала измерения Тд(i+I).

С появлением переднего фронта сигнала F (i+1)-ro цикла измерения указанные процессы повторяются. Результат i-го цикла измерения получают

Д, после онончання деления †-С- - прн

Т„... этом в счетчик 10 дробной части эа, Д „ ДЕ,„ писывается число — "- — ) Т„„Т„„„

Начиная со второго импульса f ñ момента начала Т,(i+1) счетчик 8 считает целую часть (i+1)-го цикла измерения и т.д. Указанные операции повторяются.

3а счет выработки взаимосвязанных команд на управление узлами цифрового частотомера повышается надежность его функционирования. Вследствие упорядочения определения алгебраического результата целой и дробной частей периода измеряемой частоты повышается точность измерения.

Формула изобретения цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, первый выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второго триггера и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора эталонной частоты и с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера, а выход соединен с входом

5 1422173 ряемой частоты в счетчик 8 целой части, запускает линию задержки из элементов 18-20 задержки.

Элемент 17 задержки обеспечивает

5 исключение сброса счетчика 7 от первого импульса измеряемой частоты fZ в интервале измерения Тр, который одновременно воздействует на триггер 2, а последний - на триггер 3, закрывая элемент И 14 для прохождения ээого импульса на вход сброса счетчика 7.

Минимальная длительность задержки элемента 17 определяется временем прохождения сигнала от момента воздей15 ствия по входу R триггера 2 до момента окончания закрывания элемента И 14 (сигналом с выхода триггера 3), а

Максимальная — коэффициентом запаса надежной работы с учетом флюктуаций 20

Учитываемых временных параметров указанных элементов рассматриваемой

Электрической цепи.

Элементы 18-20 задержки предназнаЧены для той же цели, что и элемент 25

17 — для разнесения во времени вспомогательных операций, а именно: элемент 18 обеспечивает задержку сигнала записи информации в блок 25 индикации из счетчиков 9 и 10 на время (с коэффициентом запаса) переходных процессов в счетчике 10 от последнего сигнала с выхода элемента И 23, который в принципе во времени может совпасть с входным сигналом элемента 18 (с выхода счетчика 6); элемент 19 обеспечивает задержку операции переписи информации из счетчика 9 в счетчик 10 по отношению предыдущей операции (перепись из счетчика 10 в блок 25 индикации); элемент 20 обеспечивает задержку операции сброса счетчика 9 относительно предыдущей операции переписи информации.

Минимальные длительности элементов !8-20 задержки определяются временем прохождения сигналов по соответствующим цепям и выбираются аналогично рассмотренному для элемента

17 задержки.

Сигнал с выхода элемента 18 переписывает результат (i-1)-го цикла измерения из счетчика 8 целой части и счетчика 10 дробной части в блок 25 индикации, представляющий собой. буферный регистр, который принимает информацию счетчиков 8 и 10 и хранит ее до окончания следующего цикла измерения, и сопряженное с ним цифровое

1422173 распределителя импульсов, разрядные выходы которого подключены к первым входам третьего группового элемента

И, выходы которого подключены к соответственным разрядным входам первого счетчика, второй счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, вторые входы третьего групповогo элемента И подключены к выходу 10 второго счетчика, третий выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом второго триггера и первым 15 входом пятого элемента И, а выход соединен со счетным входом второго счетчика, установочный вход которого соединен с выходом пятого элемента

И, второй вход которого через первый 20 элемент задержки подключен к второму входу первого триггера и является входом частотомера, выход второго— элемента задержки соединен с установочным входом третьего счетчика, счет-ES ный вход четвертого счетчика подключен к выходу шестого элемента И, а групповой выход через седьмой групповой элемент И подключен к групповому разрядному входу пятого .счетчика, 30 счетный вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого счетчика и второму входу второго триггера, а второй — к выходу распре- З делителя импульсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы, в него введены четвертый элемент зад ржки, восьмой и девятый элементы И, третий и четвертый триггеры и блок индикации, первый вход третьего триггера соединен с первым вькодом генератора эталонной частоты, второй в од — с выходом первого счетчика, с входом третьего элемента задержки и с первым входом восьмого элемент:х

И, выход третьего триггера соединен с первым входом девятого элемента И, второй вход которого подключен к входу частотомера, выход девятого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, третий вход которого соединен с выходом восьмого элемента

И, второй вход которого подключен к выходу четвертого триггера, .первый вход которого соединен с установочным входом первого счетчика, второй вход четвертого триггера соединен с выходом пятого счетчика, выход второго элемента задержки подключен к установочным входам первого и четвертого счетчиков, вход четвертого элемента задержки соединен с выходом третьего элемента задержки, а выход — с входом второго элемента задержки и вторым входом седьмого группового элемента

И, вход второго элемента задержки соединен с третьим входом пятого счетчика, выходы третьего, пятого счетчиков и выход третьего элемента задержки подключены к первому, второму и треть му входам блока индикации.

l422173

1422173 а

4)

Составитель Ю. Минкин

Редактор И. Горная Техред Л.Олийнык КорректоР С, Шекмар .Заказ 442?/46 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

° ьЛ

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4