Измеритель малых отклонений частоты от заданного значения

 

Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться в цифровых системах регулирования и контроля частотных параметров. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых частот. Измеритель малых отклонений частоты от заданного значения содержит генератор 1 опорной частоты, элементы И 2, 5, 13, счетчики 3 и 11, триггеры 4 и 12, элементы ИЛИ 6, 16, счетчик 7 результата, формирователь 18 коротких импульсов, триггер 14 знака. Введение счетного триггера 8, элемента И 9, элемента ИЛИ 10, инвертора 15, формирователя 17 коротких импульсов и задатчика 19 частоты позволяет измерять абсолютное отклонение частоты входного сигнала для поступающих в виде кода заданных частот в расширенном диапазоне частот входных сигналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1! 4 G О1 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 421 4860/24-21 (22) 24.03.87 (46) 07.05.89. Бюл. М 17 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Б.А.Фурман (53) 621,317 (088.8) (56 ) Ав торское свидетельство СССР

Р 815662, кл. G 01 R 23/00, 1981. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ОТКЛОНЕНИЙ

ЧАСТОТЫ ОТ ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться в цифровых системах регулирования и контроля частотных параметров. Цель изобретения — расÄÄSUÄÄ 1478142 А1 ширение диапазона измеряемых частот.

Измеритель малых отклонений частоты от заданного значения содержит генератор опорной частоты, элементы

И 2, 5, !3, счетчики 3 и 11, триггеры 4 и 12, элементы ИЛИ 6, 16, счетчик 7 результата, формирователь 18 коротких импульсов, триггер 14 знака. Введение счетного триггера 8, элемента И 9, элемента ИЛИ 10, инвертора 15, формирователя 17 коротких импульсов и задатчика 19 частоты позволяет измерять абсолютное отклонение частоты входного сигнала для поступающих в виде кода заданных частот в расширенном диапазоне частот вход» а

<О ных сигналов, ил е

1478142

Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться в цифровых системах регулирования и контроля частотных параметров.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых частот.

На чертеже представлена структурная схема измерителя. 10

Измеритель содержит последовательно соединенные генератор 1 опорной частоты (ГОЧ), элемент И 2, счетчик 3, триггер 4, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, счетчик 7 результата,пос- 15 ледовательно соединенные счетный .триггер 8, элемент И 9, элемент

ИЛИ 10 счетчик l I триггер 12, элемент И 13 и триггер 14 знака, а также инвертор 15, элемент ИЛИ 16,форми- 20 рователи ) 7 и 18 коротких импульсов и задатчик 19 частоты. Выход ГОЧ 1 через задатчик 19 частоты объединен с вторыми входами элементов И 5 и 9, третьим входом элемента И 13, выход

25 которого подключен к R-входу триггера 14 знака и второму входу элемента ИЛИ 6, а выход счетного триггера

8 через формирователь 17 объединен с входами сброса триггеров 4 и 12, счетчика 11, входом разрешения записи и информационным входом старшего разряда счетчика 3 и входом инвертора 15, выход которого подключен к объединенным информационным входам 35 младших разрядов счетчика 3. Инверсные выходы триггеров 4 и 12 подключены соответственно к второму входу элемента И 13 и третьему входу элемента И 5, выход которого соединен 40 с Б-входом триггера 14 знака. Входы элемента ИЛИ 16 соединены с выходами триггеров 4 и 12, а выход через формирователь 18 подключен к входу сброса счетчика 7 результата, 45

Измеритель работает следующим образом, Исходя из величины кода заданной частоты, поступающей через шину ввода уставки 20, задатчик 19 частоты вырабатывает частоту, в К раз превышающую заданное значение частоты, T.e. f - К. Импульсы входной частоты поступают на вход счетного триггера 8, который непрерывно работает в режиме переключения. Сигналы с выходов счетного триггера 8 поочередно блокируют логические элементы И 2 и 9.

Кроме того, на переднем фронте сигнала на прямом выходе счетного триггера 8 с помощью формирователя

17 формируется короткий импульс сброса, обнуляющий счетчик 11, триггеры

4 и 12, разрешающий по входу Ч запись в счетчик 3, обнуляющий с помощью инвертора 15 по информационным входам все младшие разряды счетчика

3 и записывающий "1" в его старший разряд.

Полная емкость двоичных счетчиков п

3 и 11 выбирается равной 2 = 2К, где n — число разрядов каждого счетчика, Таким образом, после прохождения импульса сброса в них оказываются записанными числа К и 0" соответственно. На чертеже условно показано подключение 0IHHbJ записи не к (n-l), а к двум младшим разрядам счетчика 3.

После прохождения импульса сброса работа измерителя происходит в два этапа, На первом этапе открыт элемент И 9 и через элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 11 поступают импульсы частоты К с выхода задатчика

19. По окончании периода частоты f к счетный триггер 8 переключается,открывается элемент.И 2 и блокируется элемент И 9, импульсы частоты f генератора I через элемент И 2 пост пают одновременно на счетные входы счетчиков 3 и 11 . При переполнении счетчиков 3 и 11 импульсы с их инверсных выходов устанавливают поочередно триггеры 4 и 12 в состояние

"1", Как видно из схемы, переносом информации при записи "1" в один из триггеров 4 или 12 открывается элемент И 5 или И 13. Благодаря перекРестной блокировке элементов И 5 и

13 с выходов триггеров 4 и 12 открытым в каждом цикле оказывается только один из них, а именно тот, который оказывается подключен к прямому выходу того триггера, который первым устанавливается в состояние "1".

Длительность нахождения элемента И 5 или И 13 в открытом состоянии определяется интервалом времени между моментами переполнения счетчиков 3 и 11. Этот интервал является интервалом переноса информации T„, в течение которого импульсы частоты

14781 42

Г К с нь|хода задятчикя 19 прохоЪ дят через элемент И 5 или И 13, элемент ИЛИ 6 на счетный вход счетчика

7 результата.

Определим значение числа N записываемого в счетчик 7. К каналу второго этапа измерения в счетчике

3 оказывается записанным число N<

= К,я н счетчике 11 число N = — Г„.г . К, где ҄— период входного сйгнала. В этом случае длительность интервала перенося информации в счетчик 7 результата определяется как!

О а значение результата

N =1,,К вЂ” -- Е f,К 20 Г гК вЂ” К ных "n " f. )

К

f о х: 2

Х) где Т вЂ” период заданного значения

-Ф частоты.

Покажем, что для малых отклонений частот относительное значение отклонения периода близко к относительному значению отклонения частодтт»

TbI> T P ° т

Т>

Действительно

35

fõ х Ъ

l1fx -) Погрешность данного приближения и при значениях Ь f „/., равных 10

10, 10, составляет соответствен- 45 но 1, 0,1 и 0,01Х, т.е. определение

С учетом вышесказанного значение числа в счетчике 7 результата определяется кяк

К .о

А »

N t вых

К

Д f

--х о значения отклонения может быть произведено с достаточно высокой точностью и тем точнее, чем меньше само откпонение частоты. 50 а

Постоянный коэффициент К /Г определяет масштаб преобразования и не зависит от заданного значения частоты, что расширяет возможности измерителя.

Знак результата определяется состоянием триггера знака, В течение интервала переноса импульсы переноса имеют место на выходе только одного из элементов И 5 или И 13, а значит и только на одном из установочных входов триггера 14.

Так, при положительном знаке отклонения частоты („ ) f»,! первым переполняется счетчик 3, срабатывает триггер 4. Последний открывает элемент И 5 и блокирует И 13 до конца цикла измерения. Перный импульс переноса с выхода И 5 записывает "1" по входу Я в триггер !4, Запись "1" в один из триггеров 4 или 12 вызывает формирование короткого импульса сброса на выходе формирователя 18, обнуляющего счет !ик 7 результата для записи новой информации в начале интервала переноса. Орабатывание второго из указанных триггеров уже не вызывает изменение сигнала на выходе элемента ИЛИ 16 и не формирует импульс сброса.

Таким образом, предлагаемый измеритель в сравнении с известным позволяет определять абсолютные отклонения частоты для поступающих в виде кода заданных частот в расширенном диапазоне частот входных сигналов, Измеритель может использоваться в качестве цифроного компаратора в высокоточных автоматических системах регулирования, в которых регулируемый параметр представляется в частотной форме.

Так в цифровых системах регулирования частоты вращения двигателей применяются импульсные датчики частоты вращения, В установившемся режиме частота датчика f ñ высокой степенью точности устанавливается равной частоте задания г . Допустимые значения динамических отклонений

Дf.„ для современных электроприводов лежат в пределах 0,05 — О,?7, При малых отклонениях частоты из-. меритель может быть успешно применен, например, в цифровых ПИ- и ПИД-регуляторах частоты вращения, как устройство для получения пропорциональной! 478142 составляющей закона регулирования.

Длительность одного цикла измерения не более двух периодов входной частоты.

Формула изобретения

Составитель H.Федоров

Техред А.Кравчук

Корректор Н.Гунько

Редактор В.Бугренкова

Заказ 2359/45 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Измеритель малых отклонений частоты от заданного значения, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, первый элемент И, первый счетчик, первый триггер, второй элемент И, первый элемент

ИЛИ и счетчик результата, последователь но соединенные в торой счетчик, второй триггер и третий элемент И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а также триггер знака, S-вход которого объединен с входом первого элемента ИЛИ, и второй элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго триггеров с объединенными входами сброса, а выход через формирователь коротких импульсов подключен к входу сброса счетчика результата,при этом инв ерсный выход первого тригг ера соединен с вторым входом третьего элемента И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых частот, в него введены TIоследовательHî соединенные счетный триггер, вход которого является входом измерителя, четвертый элемент И и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй вход - к входу первого счетчика, а также задатчик частоты и последовательно соединенные второй формирователь коротких импульсов и инвертор, вход которого объединен с входом сброса второго счетчика, входами сброса триггеров, входом разрешения записи и информационным входом старшего разряда первого счетчика, причем информационные входы младших разрядов первого счетчика объединены с выходом инвертора, выход генератора опорной час20 тоты через задатчик частоты объединен с вторым и третьим входами соответственно второго и третьего элементов И и вторым входом четвертого элемента И, первый вход которого подклю25 чен к входу второго формирователя коротких импульсов, инверсные выходы счетного триггера и второго триггера соединены соответственно с вторым входом первого элемента И и

30 третьим входом второго элемента И, а выход третьего элемента И соединен с R-входом триггера знака,