Преобразователь отклонения частоты от номинального значения в аналоговый сигнал

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 1092

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846841/21 (22) 02.07.90 (46) 15.07,92. Бюл. ¹ 26 (71) Предприятие "Уралтехэнерго" производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Союэтехэнерго" (72) Н.В.Ефимов и P.Í,Âèíòèëoâ (53) 621.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1084694, кл, G 01 R 23/00, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ

ЧАСТОТЫ ОТ НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ В АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении и автоматике в схемах измерения отклонения частоты от номиналького значения.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения.

На чертеже представлена функциональная блок-схема преобразователя отклонения частоты от номинального значения в аналоговый сигнал.

Преобразователь- отклонения частоты от номинального значения в аналоговый сигнал содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, формирователь 2 импульсов и блок 3 управления, последовательно соединенные генератор 4 опорной частоты, делитель 5 частоты, ключ 6, счетчик

7 импульсов, регистр 8 памяти, преобразователь 9 кодов и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, формирователь 11 задания кода, выход которого соединен с S-входом счетчика 7. Входы установки и управления... Ж, 1748082 А1 (57) Изобретение относится к измерительной техники и может. быть использовано в приборостроении и автоматике в схемах измерения отклонения частоты от номинального значения. Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения.

Устройство содержит генератор импульсов t, формирователь 2 импульсов, генератор 4 опорной частоты, счетчик 7 импульсов, блок 3 управления, регистр 8 памяти, формирователь 11 заданного кода, преобразователь кодов 9, цифроаналоговый преобразователь

10. Приведен пример выполнения блока 3 управления, 1 з.п, ф-лы, 1 ил. регистра 8 соединены соответственно с вторым, четвертым и третьим выходами блока

3 управления, первый вход которого соединен с выходом счетчика 7. Блок 3 управления содержит элементы ИЛИ 12, 13, триггер 14, элемент И 15, ждущий мультивибратор 16, дифференцирующие элементы 17 и 18, инверторы 19 и 20, ключи 21, 22, элементы И-НЕ 23 и пусковой элемент 24, при этом выход элемента ИЛИ 12 соединен с первым входом элемента И 15, второй вход которого соединен с первым выходом триггера 14, выход элемента ИЛИ 13 соединен с первым входом ключа 21 и через инвертор 19 с первым входом ключа 22, вторые выходы ключей 21, 22 через дифференцирующий элемент 17 к второму выходу триггера 14 и через последовательно соединенные ждущий мультивибратор 16 и дифференцирующий элемент

18 подключены к третьему входу триггера 14 и к первому входу элемента И вЂ” Н Е 23, второй вход которого через инвертор соединен с выходом элемента 24, 1748082

Кп =.Ко — Е

3

Устройство работает следующим образом, В основу работы преобразователя положен принцип, заключающийся в преобразовании одного периода входного сигнала в 5 рабочем диапазоне в код пропорционально частоте входного сигнала в соответствии с формулой где Кп — величина на выходе счетчика длительности периода (Кл 4095 при 12 разрядах ЦАП); 15

F — входная частота;

f — частота внутреннего генератора, поступающая на вход длительности периода;

К, — число, определяющее нижнюю граничную частоту рабочего диапазона, 20

В момент включения питания в блоке управления 3 пусковой элемент 24 формирует импульс начальной установки (сигнал логической единицы), который устанавливает регистр 8 и триггер 14 в нулевое состояние, а 25 в счетчик 7 записывает исходное число от формирователя 11. При этом на второй (разрешающий) вход ключа 6 поступает сигнал логического нуля с первого (прямого) выхода триггера 14 через элемент И 15, запрещаю- 30 щий прохождение импульсов с генератора 4 через делитель 5 на счетчик 7, т,е, выходной код счетчика 7 равен задающему коду формирователя 11 и сохраняется до момента смены состояния триггера 14. До этого же момента 35 коды нэ выходах регистра 8 и преобразователя

9 равны нулю, а напряжение на выходе ЦАП

10 равно минимальному значению (нулю), Генератор 1 подает периодический сигнал на формирователь 2, где формируются 40 прямоугольные импульсы с крутыми фронтами, а значение частоты не меняется. Сигнал с выхода формирователя 2 поступает на счетный вход триггера 14 блока 3, В момент прихода первого положитель- 45 ного перепада на счетный вход триггера 14 меняется его состояние из нулевого в единичное, при этом на втором входе элемента

И 15 появляется логическая единица, которая будет также и на первом входе, так как 50 предварительно в счетчик 7 был записан заданный код, а элемент ИЛИ 12 выявляет наличие хотя бы одной логической единицы одновременно па старшим и младшим разрядам счетчика 7, следовательно, ключ 6 55 будет открыт. Счетчик 7 начинает вычитать из заданного кода импульсы, поступающие с генератора 4 через делитель 5 до прихода нового положительного перепада на второй (счетный) вход триггера 14 или до обнуления счетчика 7, когда элементы ИЛИ 12 И 15 отключат ключ 6 и остановят счетчик 7 в нулевом состоянии.

При появлении положительного перепада триггер 14 перейдет в нулевое состояние, при этом на инверсном выходе его появится логическая единица, а элемент 17 сформирует короткий единичный импульс, который через ключ 22 пройдет на вход записи регистра 8 и состояние счетчика 7 (младших разрядов) перепишется в регистр

8, после чего преобразователь кодов скорректирует сигнал и выдаст его на ЦАП 10.

После кратковременной задержки (меньше периода частоты генератора 4), формируемой ждущим мультивибратором

16 по положительному перепаду на его выходе, элемент 18 формирует короткий импульс записи заданного кода в счетчике 7, который одновременно пойдет на вход Sтриггера 14 и установит его в единичное состояние:, После записи заданного кода в счетчик 7 элемент ИЛИ 12 будет иметь на выходе логическую единицу. Таким образом две логические единицы на входах элемента И 15дадут разрешающий сигнал на ключ

6, и вновь пойдет процесс измерения периода, Работа устройства в рабочей зоне, Если входная частота ниже нижней границы рабочей зоны, то на выходе устройства будет нулевое значение, так кэк период частоты будет болы0им, счетчик 7 будет успевать обнуляться и будет появляться сигнал нуля на выходе элемента ИЛИ 12, который через элемент И 15 выключит ключ 6 и на счетчик 7 перестанут поступать импульсы до момента поступления положительного перепада на триггер 14. После этого процесс повторяется.

Если входная частота выше верхней граничной частоты рабочей эоны, то на выходе устройства будет максимальное значение, так как период частоты будет мал и старшие разряды счетчика 7 не будут успевать полностью обнуляться, при этом элемент ИЛИ

13 в момент появления импульса на выходе элемента 17 будет в единичном состоянии и импульс с выхода элемента 17, пройдя ключ

21, установит регистр 8 в единичное состояние, а состояние с младших разрядов счетчика 7 в регистр 8 переписываться не будет, Элемент ИЛИ 13 подключен входами к старшим разрядам счетчика 7. Количество старших и младших разрядов счетчика 7 определяется необходимой точностью преобразования, диапазоном преобразования и номинальной входной частотой тахогенератора, На основании этих данных выбирается частота, поступающая на счетчик 7.

1748082

Таким образом, повышение точности достигается за счет измерения непосредственно величины длительности периода и за счет того, что длительность сигнала, формируемого счетчиком 7, запоминается на весь последующий цикл измерения в регистре 8.

Расширение области применения достигается введением делителя, который позволяет работать с различными (по номинальной частоте). источниками сигнала.

Данное устройство позволит повысить точность снятия характеристик систем регулирования турбин. Наличие нормированного выхода позволит непосредственно стыковать устройство с другими приборами (нап ример, двухкоорди натн ым самописцем

Н вЂ” 307) для построения фун кцион аль н ых зависимостей, сравнивая с заводскими.

Высокая динамическая точность позволяет более качественно оценивать характеристики системы регулирования при импульсных разгрузках и сбросах электрической (паровой) нагрузки при использовании с приборами регистрации быстротекущих процессов (например, светолучевой осциллограф Н 145).

Формула изобретения

1, Преобразователь отклонения частоты от номинального значения в аналоговый сигнал, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к входу форми рователя импульсов, генератор опорной частоты, блок управления и счетчик импульсов,отл ича ющи йс ятем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введены последовательно соединенные регистр памяти, преобразователь кодов и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные делитель частоты и ключ, формирователь задания кода, выход которого подключен к S-входу счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу ключа, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому входу установки, входу управления и второму входу установки регистра памяти, информационный вход которого подключен к первому входу блока управления и выходу счетчика

5 импульсов, вход управления которого соединен с пятым выходом блока управления, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а выход генератора опорной частоты подключен к входу

10 делителя частоты, 2,Преобразователь по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что блок управления содержит два элемента ИЛИ, два ключа, два инвертора, два дифференцирующих эле15 мента, элемент И, элемент И-НЕ, ждущий мультивибратор, триггер, пусковой элемент, при этом входы элементов ИЛИ соединены и являются первым входом блока управления, выход первого элемента ИЛИ соединен

20 с первым входом элемента И, выход которо-. го является первым выходом блока управления, выход второго элемента ИЛИ соединен

"с первым входом первого ключа и через первый инвертор с первым входом второго

25 ключа, выход которого является третьим выходом блока управления, выход первого ключа является вторым выходом блока управления, к второму входу элемента И подключен первый выход триггера, к первому

30 входу которого подключен выход пускового элемента, который является четвертым выходом блока управления, а второй вход триггера является вторым входом блока управления, к третьему инверсному входу

35 триггера подключен инверсный выход второго дифференцирующего элемента и первый вход элемента И вЂ” НЕ, к второму входу которого через второй инвертор подключен выход пускового элемента, выход элемента

40 И-НЕ является пятым выходом блока управления, второй выход триггера соединен с входом первого дифференцирующего элемента и входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к входу второго

45 дифференцирующего элемента, выход первого дифференцирующего элемента соединен с вторыми входами первого и второго ключей.

1748082

Составитель Р,Матвеева

Техред M.Mîðãeíòàë Корректор Т.Палий

Редактор Н.Горват

Заказ 2502 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