Частотный компаратор

 

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано для допускового контроля частоты вращения вала путем контроля частоты импульсов, получаемых от датчика оборотов. Частотный компаратор содержит генератор 1 опорной частоты, счетчик 2 импульсов, элементы 3 и 4 совпадения, триггеры 5 - 9 и 11, формирователи 10 и 12 импульсов, элементы И 13 - 16, входную шину 17, кодовые шины 18 и 19, выходные шины 20 - 22. Исключение возможности формирования ложных сигналов на выходных шинах позволяет повысить достоверность результатов контроля частоты. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 0 К /26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ пРи п1нт сссР (61) 570193 (21) 4385633/24-21 (22) 29.02.88 (46) 07 ° 04.90. Бюл. N 13 (72) Г.К. Белов, Н.В. Беляков,... и А.А. Коровкина (53) 621.374.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 570193, кл. H 03 K 5/26, 1975. (54) ЧАСТОТНЫЙ КОМПАРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано для допускового контро,SU„„3555843 А 2 ля частоты вращения вала путем контроля частоты импульсов, получаемых от датчика оборотов. Частотный компаратор содержит генератор 1 опорной частоты, счетчик 2 импульсов, элементы

3 и 4 совпадения, триггеры 5-9 и 1111, формирователи 10 и 12 импульсов, элементы И 13-16, входную шину 17, кодо" вые шины 18 и 19, выходные шины 20-22.

Исключение возможности формирования ложных сигналов на выходных шинах позволяет повысить достоверность результатов контроля частоты. 4 ил.

3 1555843 4

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике, может быть использовано для допускового контроля частоты вращения вала путем к"нтроля

5 частоты импульсов, получаемых от дат чика оборотов, и является усовершенствованием изобретения по ав. св.

N 570193.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля частоты за счет исключения возможности формирования ложных сигналов на выходных шинах.

На Фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2-4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 2 импульсов, выходы которого поразрядно соединены с входами первых групп входов первого 3 и второго 4 элементов совпадения. Выход элемента 4 совпаде- 25 ния соединен с S-входом первого триггера 5, выход которого соединен с

D-входом второго триггера 6. Выход элемента 3 совпадения соединен с

- S-входом третьего триггера 7, выход которого соединен с П-входом четвертого триггера 8, С-вход которого соединен с С-входом триггера 6 и S-входом пятого триггера 9. Вход сброса счетчика 2 соединен с R-входами триггеров

5 и 7, С выходом первого Формировате- З5 ля 10 импульсов и с S-входом шестого триггера 11. Вход Формирователя 10 соединен с выходом второго формирователя 12 импульсов. Инверсный выход триггера 6 соединен с первым входом 40 первого элемента И 13, выход Формирователя 12 соединен с первым входом второго элемента И 14. Инверсный выход триггера 8 соединен с первым входом третьего элемента И 15, прямой выход триггера 6 соединен с первым входом четвертого элемента И 16. Вход формирователя 12 соединен с входной шиной 17, входы вторых групп входов элементов 3 и 4 сравнения образуют соответственно первую 18 и вторую 19 кодовые-шины, а выходы элементов И 13, 15: и 16 образуют соответственно выходные шины 20-22. Выход переполн".ния счетчика 2 соединен с R-входами триг- 55 гера 9 и триггера 11, выход которого соединен с вторым входом элемента И

14, выход которого соединен с S-pxo дом триггера 9, выход которого соединен с третьим входом элемента И 13 и вторыми входами элементов И 15 и 16.

Второй вход элемента И 13 соединен с прямым выходом триггера 8.

Устройство работает следующим образомм.

Импульсы контролируемой частоты

f поступают на вход формирователя

12, который формирует импульс малой длительности по заднему фронту каждого входного импульса, при этом формирователь 10 вырабатывает вторую после довательность импульсов с тем же периодом, задержанную относительно первой на длительность импульса, формируемого Формирователем 12. На счетный вход счетчика 2 поступают импульсы от генератора 1 опорной частоты 1.

Счетчик 2 работает в циклическом ре" жиме, т.е. накапливает импульсы опорной частоты в течение каждого периода контролируемой частоты с последующим сбросом в нуль в конце каждого периода импульсом формирователя 10.

В течение периода контролируемой час" тоты счетчик 2 выдает на входы первых групп входов элементов 3 и 4 совпадения сигналы своего текущего состояния.

Код, формируемый на выходах счетчика

2, меняется от нуля до максимальной величины пропорциональной периоду

Т„: и„= f roy. т2 где Егоч частота импульсов генератора 1, а в случае ° отсутствия входного сигнала до величины и щ„ =- 2 -1, соответствующей

Р» емкости счетчика 2, где Р - разрядность счетчика 2. На входы вторых групп входов элементов 3 и 4 совпадения поступают опорные коды, соответствующие граничным частотам. Так, на входы второй группы входов элемента

3 совпадения - код частоты, соответствующий верхней границе поля допуска

f гоч

И по ог 1

На входы второй группы входов зле" мента 4 совпадения поступает код частоты, соответствующий нижней границе поля допуска гоы

4 при этом М N

Процесс контроля частоты осуществляется следующим образом.

843

5 1555

При включении питания устройства все переключающиеся элементы, триггеры устанавливаются в исходное состояние логического "0". Первый импульс контролируемой частоты f„ ïîñòóïàåò на формирователь 12, выходной сигнал которого запускает формирователь 10, при этом импульс с выхода формирователя 12 не проходит через элемент

И 14, который закрыт нулевым .сигналом с выхода триггера ll поэтому триггеры 6, 8 и 9 по прежнему остаются в исходном состоянии и на выходных шинах 20"22 не формируются выходные сигналы. Тем самым устранен недостаток известного устройства - формирование недостоверных выходных сигналов во время первого измерения частоты, выходные сигналы сформированы по завершении процесса измерения. На выходе формирователя 10, по окончании сигнала на его входе, формируется импульс, который поступает на S-вход триггера 11 и переключает его. Сигнал уровня логической "1" с его прямого выхода поступает на второй вход элемента И 14, открывая его для прохождения с выхода формирователя 12 при приеме второго входного импульса .

Кроме того, импульс с выхода форми " рователя 10 поступает на обнуляющие входы счетчика 2 и триггеров 5 и 7 и приводит их в состояние логического

"0". С этого момента начинается контроль частоты входного сигнала.

На фиг. 2 представлена временная диаграмма работы устройства допускового контроля частоты. Условные обозначения на временных диаграммах фиг.

2-4 соответствуют номерам элементов и шин устройства на фиг. 1; на фиг.

2а - входные сигналы контролируемой частоты Е, на фиг. 2, б и в - импульсы, формируемые соответственно на выходах формирователей 12 и 10; на фиг. 2, r условно показано увеличение числа в счетчике 2, считающего в течение периода контролируемой частоты импульсы генератора 1; Т 5 и Т„ - пороговые числа, запрограммированные на опорных входах в элементах совпадения и определяющие соответственно верхнюю и нижнюю границу допуска по частоте (периоду). Как видно на фиг.

2, г, счетчик 2 начинает и заканчивает счет по приходу задних фронтов смежных контролируемых импульсов; на фиг. 2, д - формирование сигнала

55 уровня логической "1" на выходе триггера 11, разрешающего прохождение через элемент И 14 лишь второго синхроимпульса, формируемого на выходе формирователя 12; на фиг. 2, е - отсутствие сигналов на выходах элементов 4-6, поскольку число, записанное в счетчике 2, превысило лишь меньший порог, определяемый нижней границей допуска частоты и вызвало срабатывание лишь элемента 3 совпадения; на фиг. 2, ж - импульс, формируемый элементом 3 совпадения в момент совпадения текущего состояния счетчика 2 и порога Т„; на фиг. 2, з - сигнал уров" ня логической "1" на прямом выходе триггера 7, существующий от момента превышения порога в элементе 3 совпадения до момента прихода синхроимпульса по заднему фронту второго импульса контролируемой частоты," на фиг.

2, и - импульс, прошедший через элемент И 14. С приходом этого импульса на триггеры 6, 8 и 9, триггеры 8 и 9 (фиг. 2, к) переключаются в состояние логической "1" и на выходной шине 20 формируется сигнал уровня логической (фиг. 2, м), на шинах 21 и 22 уровни логического "0" (фиг. 2, л и н); на фиг. 3, а - диаграмма работы устройства при частоте входного сиг" нала ниже нижнего допуска (Й „ - К„)..

Отличие данной диаграммы от предыдущей в том, что число импульсов гене" ратора 1, сосчитанных счетчиком 2 (фиг. 3, r), превысило пороговые числа Т и Т„, определяющие нижнюю и верхнюю границу допуска по частоте.

Поэтому оба элемента 3 и 4 совпадения сформировали короткие выходные сигналы (фиг. 3, е и ж), которые переключили триггеры 7 и 5 в состояние логической "1" (фиг. 3, е и ж); на фиг. и - на прямых выходах триггеров 6, 8 и 9 после поступления на них сигна" ла с выхода элемента И 14 появился выходной сигнал, соответствующий уров" ню логической "1". На шине 2? формируется выходной сигнал "Меньше" (фиг. и); на фиг. 4 — диаграмма работы устройства при контроле сигнала с частотой, большей верхнего порогового значения. Кроме того, представлены эпюры, показывающие работу устрой" ства при пропадении входного сигнала (импульсы 3 и 4) во время контроля частоты; на фиг. 4, б и в - импульсы на выходах соответственно форми7 1555843 рователей 12 и 10; на Фиг. 4, г - за время измерения первого периода меж-, ду импульсами I и 2 счетчик 2 не успевает насчитать число импульсов опор" ного генератора, превышающее меньший

5 порог, поэтому элементы 3 и 4 совпадения не формируют входные сигналы.

Триггеры 5-8 остаются в исходном состоянии логического "0" и при поступ10 лении второго входного импульса, импульс с выхода элемента И 14 переводит в состояние логической "l" только триггер 9 (фиг. 4, и). При этом на шине 21 формируется выходной сигнал "Больше" (фиг. 4, к) . Если после прихода (Фиг. 4, а) импульсов дальнейшее поступление импульсов прекращается, счетчик 2 считает импульсы генератора 1 до пеРеполнения. И хотя триггеры 5 и 7 при этом переключились в состояние логической "t (фиг. 4, с и ж), но из-за отсутствия импульсов эта единица не переписана в триггеры

6 и 8, а сформированный счетчиком 2 25 сигнал переполнения, поступив на

R-вход триггера 9, переключает его в состояние логического "0". Сигнал уровня логического "0" с прямого выхода триггера 9 запрещает Формирование выходных сигналов, поскольку возникает неопределенность и устройство не может определить отсутствует ли входной сигнал постоянно либо период его,поступления стал существенно боль ше порогового значения.

Технико-экономическая эффективность технического решения заключается в повышении достоверности результатов допускового контроля частоты за счет 40 исключения возможности формирования ложных выходных. сигналов при отсутст" вии входного сигнала либо пропадания его в процессе контроля.

Так, в случае выхода из строя дат45 чиков и прекращения поступления на входную шину устройства импульсов контролируемой частоты, результат последнего измерения сохраняется на одной из выходных шин устройства в те" чение времени заполнения счетчика 2 импульсами генератора 1 опорной частоты. По окончании этого времени выходной сигнал - результат последнего измерения автоматически снимается с выходных шин устройства в отличие от известного, в котором при попадании входного сигнала результат последнего измерения сохраняется и устрой гво не отслеживает действительные изменения частоты входного сигнала. При от" сутствии входного сигнала с начала процесса контроля устройство так же не формирует ложных выходных сигналов в отличие от известного, на выходе которого формируется сигнал частоты

"Больше" как при действительном превышении частоты контролируемого сигнала верхнего порога допуска, так и при полном отсутствии входного сигнала.

Формула и з о б р е т е н и я

Частотный компаратор по авт. св.

У 570193, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля частоты за счет исключения возможности форми" рования ложных сигналов на выходных шинах, в него введены второй элемент

И, включенный между выходом второго формирователя импульсов и С-входами второго и четвертого триггеров, тре" тий элемент И, включенный между инверсным выходом четвертого триггера и второй выходной шиной, четвертый элемент И, включенный между прямым выходом второго триггера и третьей выходной шиной, а также пятый и шес" той триггеры, причем выход шестого триггера соединен с вторым входом второго элемента И,,S-вход - с выходом первого формирователя импульсов, а

R-вход с выходом переполнения счетных импульсов и с R-входом пятого триггера, S-вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с третьим входом первого элемента И и с вторыми входами третьего и четвертого элементов И. с, ) i

4И ю z

Ю

1 ту

1555843

1555843

Ф ЖУФЫ8 Ы. Реда ктор Г. Гербер

Заказ 562 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская нэб., д. 4/5

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

4и

СЧЮ7

Составитель С. Будович

Техред M. Ходанич Корректор И. Иаксииишинец