Устройство для измерения скорости изменения длительности периода

 

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может использоваться в системах автоматического контроля и регулирования. Целью изобретения язляется повышение точности мзмсрений. Устройство для измерения скорости изменения длительности периода содержит формирователи 1 и 2 импут сев, счетчики 3 и 4, блок 7 возврата, ключ 9, реаерсивные счетчики 10 и 13, индикатоо 15. Введение триггера 5, счетного триггера б, узла 8 управления, мультиплексора 11, узла 12 переключения и узла 14 памяти позволило за счет усреднения повысить точность измерений скорости изменения длительности периода на любом участке переходного процесс-э и требуемом интервале усреднения 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Й 23/ОО

ГОСУДАРСТВЕНЛЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4348604/21 (22) 23,12.87 (46) 30.01.91. Бюл. М 4 (72) А.И, Вервейко, В.Е. Тырса, В.М. Уваров и l0.С, Шмалий (53) 621.317(088,8) . (56) Авторское свидетельство ГССР

М 1068830, кл. G 01 и 23/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ПЕРИОДА (57) Изобретение относится к злектрорадиоизмерениям и может использоваться в системах автоматического контроля и. Ы 1624344 А1 регулирования. Целью изобретения является повышен:. е точности "змерений. Устройство для измер.-ния cKopo"T,ë изменения длительности периода;.одержит формирователи 1 и 2 импул сов, счетчики 3 и 4, блок

7 возврата, ключ 6, реверсивные счетчики 10 и 13, индикатоо 15. Введение триггера 5, счетного триггера 6, узла 8 управления, мультиплексора 11, узла 12 переключения и узла 14 памяти позволило за счет усреднения повысить точность измерений скорости изменения длительности периода на любом участке переходного процссса и требуемом интервале усреднения. 5 ил.

1624344

Е - ti«To. (4) 55

Иэобратение относится к области электрорадиоизмерений и может использоваться в системах автоматического контроля и регулирования, Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.4 — 5 — структурные схемы ряда блоков.

Устройство для измерения скорости изменения длительности периода содержит формирователи 1 и 2 импульсов, счетчики 3 и 4, триггер 5, счетный триггер 6, блок 7 возврата, узел 8 управления, ключ 9, реверсивный счетчик 10, мультиплексор 11, узел

12 переключения, реверсивный счетчик 13, узел 14 памяти и индикатор 15. Вход формирователя 1 импульсов является входом устройства. а вход формирователя 2 импульсов— входом опорной частоты устройства. Выход формирователя 1 импульсов через счетчик 1 соединен с входом сброса триггера 5, выход которого через ключ 9 подключен к первому входу узла 12 переключения, Выход формирователя 2 импульсов через счетчик 4 соединен с входом установки триггера 5 и первым входом блока 7 возврата, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам установки реверспвных счетчиков 10 и 13, Выход счетного триггера 6 объединен с вторым входом узла

12 переключения, вторым входом блока 7 возврата и первым входом узла 8 управления, выход которого подключен к управляющей шине мультиплексора 11, второй вход узла 8 управления объединен с выходом и входом установки счетчика 3, входом установки счетчика 4 и входом счетного триггера

6, а третий вход — с входом счетчика 4 и вторым входом ключа 9. Суммирующий и вычитающий входы соответственно реверсивных счетчиков 10 и 13 соединены с первым выходом узла 12 переключения, второй выход которого объединен с вычитающим и суммирующим входами соответственно реверсивных счетчиков 10 и 13. Первая— третья информационные шины мультиплексора 11 подключены соответственно к выходам реверсивных счетчиков 10, 13 и узла 14 памяти, а выход мультиплексора 11 соединен с входом индикатора 15.

Как вариант индикатор 15 может содержать цепочку блоков из регистратора 16, сумматора 17 и ЦАП 18.

Счет <ики 3 и 4 могут реализоваться на основе реверсивных счетчиков с кроссировочным полем.

Блок 7 возврата состоит (фиг. 4) из элементов 2И--НЕ 19 — 21. Первые обьединен5

40 ные входы элементов 2И-НЕ 20, 21 и пер вый, второй входы элемента 2И-НЕ 19, подключенные к второму входу элемента

2И-Н Е 20, соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 возврата.

Выходы элементов 2И-НЕ 20 и 21 являются соответственно первым и вторым выходами блока 7 возврата, выход элемента 2И--НЕ 19 соединен с вторым входом элемента 2И-НЕ 21, Узел 8 управления (фиг. 5) содержит элемент ИЛИ 22, делитель 23, счетчик 24 и преобразователь 25 кодов, причем первым входом узла 8 управления является первый вход преобразователя 25 кодов. вторым входом — установочный вход счетчика 24, соединенный с первым входом элемента ИЛИ

22, третьим входом — информационный вход делителя 23, выход которого подкл<счен к информационному входу счетчика 24 и второму входу элемента ИЛИ 22, выходная шина счетчика 24 подключена к входной шине преобразователя 25 кодов„выход которого является выходом узла 8 управления..

Схема узла 12 переключения аналогична схеме блока 7 возврата, Сущность измерения скорости иэмене-. ни«длительности периода состоит в следующем.

Из и> импульсов исследуемой частоты

fx, следующих с периодом Tx!ôèã. 2а), формируется последовательность импульсов усреднения tx (фиг. 2в), период следования которых

Ь = nxT,,,(1)

Из импульсов опорной частоты fo, следу ощих с периодом То (фиг. 2с), формируется последовательность опорных импульсов (фиг. 2ci), которая задержана относительно импульсов усреднения на опорный интервал to

to = lloTo (2) формируется измерительный интервал (, и как разность периода следования импульсов усреднения и опорного интервала (фиг, 2, е)

1и = tx to, (3) который коммутирует импульсы опорной частоты (фиг, 2f).

Количество коммутируемых импульсов

N определяется соотношением

Период следования импульсов исследуЕМОй ЧаСтОтЫ Txl ИЗМЕНЯЕТСЯ ПО ЭаКОНУ

Тх< = Тхо + AT<. (5) где T o, ЛТ вЂ” номинальное значение периода следования импульсов исследуемой частоты и его отклонения.

1 с, 4344

Тогда соотношение (4) с учетом (1, 2, 3

5) преобразуется к виду

lIx Txo По To — Пх ДТср.

М)

То пх Txo — по То 2 ДТгввх

Ун, To to где ATmax — максимальное отклоненле периода от номинального значения;

Ун — номинальное значение числа коммутируемых импульсов.

Выражение (6) с учетом (7) принимает вид

Nj = Yí — Р (8)

То

Количество коммутируемых импульсов, сформированных на интервале, суммируется с кодом Ун. Одновременно Nj вычитается из кода, полученного на предыдущем интервале усреднения, в результате чегс формируется величина

ДМ =Ун+ N0 — 1) — N; = Y,—

Il» (ДTcp.()-1) Д Tcp )) Т, т н — Ncuj, (9) где п. (лт„я — t 1 — лт..„)

Йсц)

То которая пропорциональна скорости изменения периода исследуемого процесса эа интервал усреднения.

Разрешающая способность устройства, т.е. такое отклонение периода или частоты на интервале усреднения, которое вызывает приращение количества коммутируемых импульсов на единицу, определяется иэ условия

Ьт = Лт I Л1 = o и с учетом (1) и hf = Л Т /(Txo

2 н Т» h, T) равна по периоду где Nj — количество коммутируемых импульсов на j-м интервале усреднения;

j nx

Д Тср 1= 5. Д Т /Пх — СрЕдНЕЕ ЭНа-! =- (J — +1n x + 1 чение отклонения периода на j-м интервале усреднения.

Значение коэффициента деления по выбирается из условия обеспечения измерения как положительных. так и отрицательных значений скорости изменения частоты

Пх 1х по частоте

5 л(р — (1 1) (Ьо fo+1)

Для осуществления допускового контроля формируется поле допуска. Интервал усреднения разбивается на три временных интервала. В течение первого из них. равного, например, 1/4 tx (фиг. 2и, интервал времени т1 — с2), на ЦАП 18 коммутируегся код верхней границы поля допуска, В течение второго, равного, например, 1/2 tx (фиг 2и. интервал времени t2 — Q), 15 коуирует код скорости изменения длительности периода, и в течение третьего — Од нижней границы поля допуска, Коды границ погя допуска определяют по формулам

Пх Tma».I л)в = Ун — — — — — - - = Ун — Nrp, (12) т

25 "н = Yí + — == . Ä + Ncp, (13) пх Д Тгпвх.

Т где Д Tmaxj — максимально допустимое среднее изменение периода на двух любых соприкасающихся интервалах усреднения, Ncp = пх 4 Trna»)/To. коммутируемые коды преобразуются в напряжения по закону

Ue = Ne U =-(Ун — Ncr 1ДО =

= Uo — Осг, (! 4)

U cj = Д М) Д О = (Y H -т: NcuI ) Л О =

= Оо + Ucuj, (15)

Он =К. ДО =(У.+М„)ДО =

= Uo + Осг. (16)

В устройстве иэ предыдущего значения кода М1)-1) вычитается последующее М), поэтому получаемые отсчеты Ucu, входящие в выражение (15). пропорциональны скорОсти изменения периода, но и ротивопо ложны ей по знаку. Для получения

Отсча-ов напряжения, пропорциональных скорости изменения периода, производится вычитание полученных напряжений (14...16) иэ опорного Uo, т.е. формируются напряжения:

Овы» в. = Uo Ue = Осг = ДО; (17)

То

1624344

Д,„„=u, - u„I = О..1 = пх (Тс

Л0; (18) То живых.n = о — Un =-Осг = пх Л Tmax J

То (19) 10

Таким образом, в устройстве скорость изл1енения периода преобразуется также в последовательность отсчетов напряжения, следующих через интервалы усреднения tx, Визуализация функции скорости изменения 15 длительности периода позволяет довольно просто и с достаточной точностью измерять время готовности ту устройств с частотным выходом (фиг. 3), Устройство для измерения скорости из- 20 менения длительности периода работает следующим образом.

Перед началом проведения измерений устанавливают коэффициенты деления счетчиков 3 и 4, которые рассчитывают по 25 формулам (1) и (7) соответственно. На информационных входах реверсивных счетчи. ков 10, 13 устанавливается код Ун (7).

Коды верхней и нижней границ поля допуска рассчитывают по соотношениям 30 (12) и (13) соответственно и заносят их в узел

14 пал1яти.

Импульсы исследуемой частоты fx через формирователь 1 импульсов поступают на вход счетчика 3 (фиг. 2а), на выходе которого 35 формируется последовательность импульсов усреднения (фиг, 2в), На выходе счетчика 4 иэ импульсов опорной частоты f< (фиг. 2с) формируется последовательность опорных импульсов, которая задержана 40 относительно импульсов усреднения на временной интервал, равный to (фиг. 2о).

Импульсы усреднения, поступая на входы установки счетчиков 3 и 4, осуществляют синхронизацию их работы. Опорные им- 45 пульсы устанавливают триггер 5 в единичное состояние по выходу, импульсы усреднения — в нулевое. На выходе триггера

5 формируются измерительные интервалы (фиг. 2е), который коммутируют на выход 50 ключа 9 импульсы опорной частоты (фиг. 2f).

Режим работы остальных узлов задается счетным триггером 6, выходной уровень которого изменяется на противоположный по приходу каждого импульса усреднения 55 (фиг. 2k).

При единичном уровне на выходе счетного триггера 6 импульс установки с первого выхода блока 7 возврата (фиг. 2n) устанавливает реверсивный счетчик 10 в ис- ходное состояние, Коммутируемые импульсМ проходят на первый выход переключения узла 12 переключения (фиг. 21), которые поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 10 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 13. В реверсивномсчетчике IO записывается код Y>+ NI, а в реверсивном счетчике 13 — код (У„ +

+ NI-1-NIj, который пропорционален скорости изменения периода.

При появлении уровня на выходе счет ного триггера 6 на выходах узла 8 управления последовательно формируются коды 00 (фиг. 2и, интервал времени t1 — t2), 10 (фиг. 2и, интервал времени tz — тз), 11 (фиг, 2и, интервал времени (э — t4), В результате этого на выход мультиплексора 11 последовательно прохорят код верхней границы поля допуска, код скорости изменения частоты с выхода реверсивного счетчика 13, код нижней границы поля допуска. Выходной код мультиплексора 11 преобразуется в напряжение ЦАП 18 и через сумматор 17, осуществляющий преобразование (17 — 19), поступает для визуальной индикации на регистратор 16 (фиг, 2u).

Импульс установки с второго выхода блока 7 возврата (фиг. 2о) перед приходом очередной пачки коммутируемых импульсов устанавливает реверсивный счетчик 13 в исходное состояние (записывается код

Y„). Коммутируемые импульсы (фиг. 2m) поступают на вычитающий вход реверсивного счетчик" 10 и суммирующий вход реверсивного счетчика 13. На выходе реверсивного, счетчика 10 появляется код (YH+ NI — й)+1), а реверсивного счетчика 13 — код Y<+ NI+t.

По очередному единичному уровню на выходе счетного триггера 6 на выходах узла 8 управления последовательно формируются коды 00 (фиг. 2 u) интервал времени

t4 — t, 01 (фиг. 2и, интервал времени tg — tg), 11 (фиг, 2и, интервал времени t6 — тт). Поэтому на выход мультиплексора 11 последовательно проходят код верхней границы поля допуска, код скорости изменения частоты с выхода реверсивного счетчика 10. код нижней границы поля допуска, Таким образом, на каждом интервале усреднения на регистраторе 16 последовательно ндицируются напряжения, которые характс авизуют скорость изменения длительности периода и границы ее поля допу- ° ска (фиг, 3).

Узел 8 управления работает в составе устройства следующим образом, Коэффициент деления делителя 23 устанавливают равным и = txl4Tc, В исходное состояние счетчик 24 устанавливается импульсом усреднения, поступающим на вто1624344

10 и, a L

2г с е (Юиг, г рой вход узла 8 управления, а делитель 23— импульсом усреднения и своим выходным импульсом. Преобразователь 25 кодов осуществляет следующее преобразование (входной код — выходной код): 000-00; 001- 5

01; 010-01; 011-11; 100 — 00; 101 — 10; 110 — 10;

111-11, где первый разряд входного кода представляет собой уровень сигнала, поступающего на первый вход узла 8 управления.

По сравнению с известным техниче- 10 ским решени .м устройство за счет усреднения позволяет повысить точность измерений, а также оценивать скорость изменения длигельности периода на любом участке переходного процесса, осуществ- 15 лять ее допусковый контроль на требуемых интервалах усреднения.

Формула изобретения устройство для измерения скорости из- 20 менения длительности периода, содержащее первый формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, ключ, первый счетчик, первый и второй реверсивные счетчики, индикатор, а также по- 25 следовательно соединенные второй формирователь импульсов, вход которого является входом опорной частоты устройства, второй счетчик и блок возврата, выход которого подключен к входу установки пер.— 30 вого реверсивного счетчика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены триггер, узел управления, мультиплексор, счетный триггер, узел переключения и узел памяти, причем вход установки триггера соединен с выходом второго счетчика. а выход через ключ соединен с первым входом узла переключения, второй вход которого объединен с выходом счетного триггера, первым входом узла управления и вторым входом блока возврата, второй вход узла управления объединен с входом сброса триггера, выходом и входом установки первого счетчика, входом счетного триггера и входом установки в-.орого счетчика, а выходная шича соединена с управляющей шиной мультиплексора, выход которого подключен к входу индикатора, выход первого формирователя импульсов соединен с входом первого счетчика, а выход второго формирователя импульсов объединен с вторым входом ключа и третьим входом узла управления, суммирующий и вычитающий в .îäû соответственно первого и второго реверсивных счетчиков объединены с первым выходом узла переключения, второй выход которого объединен с вычитающим и суммирующим входами соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, второй выход блока возврата соединен с входом установки второго реверсивного счетчика, а первая, вторая и третья информационные шины мультиплексора подключены соответственно к выходам первого и второго реверсивных счетчиков и узла памяти.

1624344

8blÀ . Ar — Фиг.5

Составитель Н.<редсров

Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревская

Ъ

Редактор О.Спесивых

Заказ 185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СССР

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

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