Устройство для измерения скорости изменения частоты

 

Устройство для измерения скорости изменения частоты относится к измерительной .технике и предназначено для контроля за изменением параметра - частоты следования импульсов. Цель изобретения -упрощение устройства. Достигается цель за счет введения реверсивного счетчика 1, триггеров 2, 5, 6, элементов И 4, 7, элемента ИЛИ 13, элемента НЕ 8, счетчика 3 импульсов. Устройство также содержит генератор 10 опорной частоты, счетчик 11 интервалов, формирователи 12, 18 импульсов, преобразователь 14 двоично-десятичного кода и индикатор 17. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900892/21 (22) 09.09.91 (46) 07.03.93. Бюл. М 9 (71) Научно-производственное объединение

"Дальняя связь" (72) М.Я.Вертлиб и Ф.Г,Гордон (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1449924, кл. G 01 R 23/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ (57) Устройство для измерения скорости изменения частоты относится к измеритель .Ж 1800378 А1 ной.технике и предназначено для контроля за изменением параметра — частоты следования импульсов. Цель изобретения — упрощение устройства. Достигается цель за счет введения реверсивного счетчика 1, триггеров 2, 5, 6, элементов И 4, 7, элемента ИЛИ

13, элемента НЕ 8, счетчика 3 импульсов, Устройство также содержит генератор 10 опорной частоты, счетчик 11 интервалов, формирователи 12, 18 импульсов, преобразователь 14 двоично-десятичного кода и индикатор 17. 2 ил.

О

О (л) 4

1800378

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля и измерения скорости изменения частоты, Целью изобретения является его упрощение, 5

Достигается цель за счет того, что выход входного формирователя соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера ворот, а выход — со счетными входами счетчика, разрядные выходы которого соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика, выход "0" которого соединен с С-входом D-триггера знака, D- u

R-входы которого соединены с землей, Sвход — с выходом элемента ИЛИ, входом

"Сброс" счетчика и S-входом D-триггера ворот, 0-выход — с входом вычитания, à Q-выход — с входом добавления реверсивного счетчика, разрядные выходы которого сое- 20 динены шиной с преобразователем двоично-десятичного кода, при этом объединенные входы счета счетчика и реверсивного счетчика соединены с выходом первого элемента И, первый выход форми- 25 рователя импульсов "Вывод" соединен с объединенными входами элемента НЕ и второго элемента И, второй вход которого соединен с Q-выходом триггера запрета вывода информации, S-вход соединен с вхо- З0 дом "Сброс" устройства, D u R-входы соединены с землей, а С-вход — с выходом элемента НЕ, выход второго элемента И соединен с входом ввод индикатора, второй выход формирователя соединен с входом 35

"Запись" реверсивного счетчика, третий выход формирователя импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом "Сброс" счетчика интервалов и входом "Сброс" устройст- 40 ва, выход счетчика интервалов соединен с

С-входом 0-триггера ворот, D- u R-входы которого соединены с землей, второй вход формирователя импульсов соединен с выходом генератора опорных частот. 15

Сущность предложенного устройства состоит в том, что из измеряемой частоты формируются соответствующие импульсы счета, которые через ворота поступают на счетчик и реверсивный счетчик, работаю- 50 щий в режиме обратного счета. Время счета определятся от момента формирования сигнала "Сброс" до появления импульсов заполнения счетчика интервалов, закрывающих ворота по окончании интер- 55 вала измерения, После второго измерительного интервала информация о приращении скорости из реверсивного счетчика в параллельном виде после преобразования в двоично-десятичном коде поступает вместе с информацией о знаке в индикатор, После первого измерительного интервала счетчик интервалов формирует импульс, которым запускается формирователь, формирующий серию из трех импульсов: "вывод", "перенос", "Сброс". Первый импульс — "вывод" не поступает на вход индикатора. Импульс "перенос" переносит содержимое счетчика в реверсивный счетчик, Импульс "сброс" открывает ворота и устанавливает на "0" счетчик. Во время второго измерительного интервала в счетчик записываются импульсы входной частоты, а реверсивный счетчик, работая в режиме обратного счета, выполняет функцию вычитающего устройства, Если число, оставшееся в реверсивном счетчике к концу второго измерительного интервала, не равном нулю, т,е. на выходе реверсивного счетчика не появлялся сигнал

"обнуление", то частота импульсов во втором измерительном интервале ниже частоты следования импульсов в первом измерительном интервале, число оставшееся в реверсивном счетчике характеризует эту величину.

Если, например, во время третьего измерительного интервала реверсивный счетчик, работавший в режиме "обратного счета" выдает сигнал равенства "0" содержимого реверсивного счетчика, то по этому сигналу срабатывает триггер знака, переключающий реверсивный счетчик в режим прямого счета, и до конца измерительного интервала в реверсивный счетчик записано в режиме прямого счета число, на которое превышает число импульсов в третьем измерительном интервале число импульсов во втором, т.е. скорость изменения частоты в третьем измерительном интервале больше на величину, записанную в реверсивном счетчике. Поэтому к концу третьего измерительного интервала в реверсивном счетчике записано число, а в триггере знака — знак

"— ", которые по сигналу "вывод" записаны в индикаторе. Аналогично осуществляются измерения в последующих измерительных интервалах.

Таким образом, сущность устройства состоит в том, что в нем предусмотрен только один измерительный канал, содержащий счетчик и реверсивный счетчик.

Результаты текущего измерения запоминаются и одновременно вычитаются из результатов предыдущего измерения. Результат вычитания характеризует собой величину измерения частоты, а по отношению к фиксированному интервалу измерений — относительную величину измерения (скорость). Переход через "0" при вычитании характеризует знак измерения. Результат

1800378

20

55 первого измерения на индикаторе не регистрируется, так как еще нет предыдущего измерения, т.е. еще не с чем сравнивать частоту, для этого в устройстве предусмотрены специальные средства запрета индикации первого интервала.

При переходе через "0" реверсивного счетчика осуществляется переключение его из режима вычитания в режим суммирования, однако в начале каждого цикла измерения реверсивный счетчик переключается в режим вычитания текущего значения частоты из перенесенного в конце предыдущего интервала результата измерения.

Как следует из описания предложенного устройства, оно значительно проще прототипа, так как оно содержит счетчик и реверсивный счетчик, вместо которых в прототипе содержатся два счетных канала, каждый из которых содержит селектор, счетчик, буферный регистр с прямыми и обратными выходами, кроме того, в каждый счетный канал входят коммутатор, два одновибратора, а также блок вычитания, содержащий сумматор, преобразователь двоично-десятичного кода и индикатор.

В предлагаемом устройстве вместо этих блоков и устройств содержатся только три

D-триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент НЕ, преобразователь двоично-десятичного кода и индикатор.

Других известных технических решений с признаками, сходными с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, при поиске не обнаружено, следовательно, заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями, Структурная схема устройства изображена на фиг.1; временные диаграммы работы устройства — на фиг.2.

На фиг.1 обозначены: 1 — реверсивный счетчик, 2 — (второй) триггер знака, 3 — счетчик, 4,7 — элементы И, 5 — (первый) триггер ворот, 6 — (третий) триггер запрета вывода, 8 — элемент НЕ, 9 — формирователь времени счета, 10 — генератор опорной частоты, 11— счетчик интервалов, 12 — формирователь импул ьсов, 13 — элемент ИЛ И, 14 — и реобразователь двоично-десятичного кода, 15— вход измеряемой частоты, 16 — вход

"Сброс", 17 — индикатор, 18 — входной формирователь.

Устройство для измерения скорости изменения частоты содержит входной формирователь 18, вход которого соединен с входом 15 измеряемой частоты устройства, счетчик 3, формирователь 9 времени счета, содержащий последовательно соединенные генератор 10 опорной частоты, счетчик

11 интервалов времени, а также формирователь 12, преобразователь 14 двоично-десятичного кода, соединенный шиной с индикатором 17. Выход входного формирователя 18 соединен с первым входом элемента И 4, второй вход которого соединен с выходом триггера 5 ворот, а выход — co счетным входом счетчика 3. Разрядные выходы последней соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика 1, выход

"0" которого соединен с С-входом триггера

2 знака, D- u R-входы триггера 2 соединены с землей, S-вход — с выходом элемента ИЛИ

13, входом "Сброс" счетчика 3 и S-входом триггера 5 ворот, выход — с входом вычитания, а Q-выход — с входом добавления реверсивного счетчика 1, разрядные выходы которого соединены шиной с преобразователем 14 двоично-десятичного кода. Объединенные входы счета счетчика 13 и реверсивного счетчика 1 соединены с выходом элемента И 4, первый выход формирователя 12 импульсов "Вывод" соединен с объединенными входами элемента НЕ 8 и элемента И 7, второй вход которого соединен с Q-выходом триггера 6 запрета вывода информации, S-вход соединен с входом 16

"Сброс" устройства, D- u R-входы соединены с землей, С-вход с выходом элемента НЕ 8.

Выход элемента И 7 соединен с входом

"Ввод" индикатора 17, второй выход формирователя 12 импульсов соединен с входом

"Запись" реверсивного счетчика 1, третий выход формирователя 12 импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, второй вход которого соединен с входом

"Сброс" счетчика 11 интервалов и входом 16

"Сброс" устройства. Выход счетчика 11 интервалов соединен с С-входом триггера 5 ворот, 0- и R-входы которого соединены с землей. Второй вход формирователя 12 импульсов соединен с выходом генератора 10 опорных частот.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сброса на вход 16

"Сброс" устройства устанавливаются на "0" счетчик 11 интервалов, реверсивный счетчик 1, устанавливается в "1" триггер 6 запрета вывода информации, а через элемент

ИЛИ 13 устанавливается в "1" триггер 5 ворот, триггер 2 знака по S-входам и устанавливает на "0" счетчик 3. На Q-выходе

0-триггера 5 ворот появляется высокий уровень и открывается элемент И 4. На второй вход элемента И 4 поступает измеряемая частота, сформированная входным формирователем 18, и на счетные входы счетчика

3 и реверсивного счетчика 1 поступают импульсы счета, причем реверсивный счетчик

1800378

1 считает в режиме обратного счета, так как установленный в "1" триггер 2 знака устанавливает высокий уровень на входе режима обратного счета реверсивного счетчика

1. По окончании первого измерительного интервала счетчик 11 интервалов формирует на выходе положительный импульс, по которому триггер 5 ворот переходит в состояние "0", закрывается элемент И 4 и счетные импульсы измеряемой частоты перестают поступать на счетные входы счетчика 3 и реверсивного счетчика 1.

Одновременно запускается формирователь 12 импульсов, который в каждом цикле измерений формирует три импульса. Первый импульс "вывод" через элемент И 7 не проходит, так как элемент И 7 закрыт после сброса триггером 6 запрета вывода. Задним фронтом отрицательного импульса с выхода элемента НЕ 8 триггер 6 запрета вывода устанавливается в состояние "0", открывая элемент И 7, через который все последующие импульсы "вывод" проходят и отображают на индикаторе 17 результаты измерений. Таким образом, элементы 6, 7, 8 образуют схему запрета вывода на индикатор результатов первого измерения, так как после первого измерения еще не сформирована разность этого измерения с предыдущим (предыдущего измерения не было), Второй импульс, формируемый формирова-. телем 12 импульсов, "перенос" поступает на вход параллельной записи реверсивного счетчика 1, в который записывается содержимое счетчика 3, Третий импульс "сброс", формируемый формирователем 12 импульсов, устанавливает в "1" триггер 2 знака (если он был в состоянии "0"), устанавливает на "0" счетчик 3 и переводит в состояние "1" триггер 5 ворот. Начинается следующий цикл измерения, Таким образом, каждый цикл измерения начинается с установки триггера знака в состояние "1", т.е. реверсивный - счетчик начинает цикл измерений всегда в режиме вычитания, Если в следующем измерительном интервале частота ниже, чем в предыдущем, то результат вычитания в реверсивном счетчике положительный и он не переходит через

"0". Следовательно, триггер 2 знака состояния не меняет, Если в последующем цикле измерений частота выше, чем в предыдущем цикле, то реверсивн ый счетчик 1 переходит через "0", переключая триггером 2 знака режим вычитания на режим добавления (триггер 2 знака переходит в состояние "0"), Количество импульсов, подсчитанных реверсивным счетчиком 1, численно равно величине скорости

55 изменения частоты, а триггер 2 знака фиксирует знак изменения, которые отображаются индикатором 17, Аналогично происходят последующие циклы измерения, На фиг,2 приведены временные диаграммы работы устройства, где а — сброс на входе устройства при включении, б — выход триггера 5, в — импульсы на выходе счетчика

11 интервалов, г — импульсы "вывод" на выходе формирователя 12, д — импульсы переноса на выходе формирователя 12 импульсов, е — импульсы "сброс" на выходе формирователя 12 импульсов, ж — импульсы

"вывод" на выходе элемента И7 (первый импульс на фиг.2г не проходит), з — содержимое счетчика 3 в конце счетного интервала, и — содержимое реверсивного счетчика 1 в момент переноса и после окончании измерительного интервала, к — выход триггера 2 знака, момент появления низкого уровня соответствует появлению сигнала "0" на выходе реверсивного счетчика 1, В первом измерении подсчитано счетчиком 3m импульсов, во втором и третьем— соответственно п(п < m) и K(k. > п) — фиг2з, Из счетчика 3 импульсом "перенос" в реверсивный счетчик переносится (фиг.2и) соответственно m и и k импульсов. B конце первого измерительного интервала результаты не отображаются, в конце второго интервала результат положительный (m -n = +

Л,так как и < m), триггер знака регистрирует положительное приращение, в конце третьего измерительного интервала в реверсивном счетчика n - k = - Л, так как k> и, реверсивный счетчик переходит через "0" и триггер знака регистрирует отрицательное приращение (фиг.2и, к).

Технико-экономический эффект и редложенного устройства по сравнению с прототипом и базовым объектом, например частотомером 43-22, состоит в упрощении устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости изменения частоты, содержащее входной формирователь, вход которого соединен с входом измеряемой частоты устройства, формирователь времени счета, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик интервалов и формирователь импульсов, преобразователь двоично-десятичного кода, выход которого соединен с первым входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены реверсивный счетчик, счетчик импульсов, три триггера, два элемента И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, при этом выход входного фор10

1800378 и ) и-л =-

„0"

Составител P.ÌàòBååBà

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор

Заказ 1l62 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 мирователя соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, выход первого элемента И соединен со счетными входами реверсивного счетчика и счетчика 5 импульсов, разрядные выходы которого соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика, выход "0" которого соединен с С-входом второго триггера, D- u

R-входы которого соединены с шиной пита- 10 ния, а S-вход соединен с выходом элемента

ИЛИ, входом "Сброс" счетчика импульсов и

S-входом первого триггера, прямой и инверсный выходы второго триггера соединены соответственно с входами вычитания и сло- 15 жения реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены с входами преобразователя двоично-десятичного кода, первый выход формирователя импульсов соединен с входом элемента НЕ и первым-20 входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом третьего триггера, S-вход которого соединен с входами "Сброс" реверсивного счетчика, счетчика интервалов, входом "Сброс" устройства и первым входом элемента ИЛИ, 0- и R-входы третьего триггера соединены с шиной питания устройства, а С-вход — с выходом элемента НЕ, выход второго элемента И соединен с третьим входом индикатора, второй выход формирователя импульсов соединен с входом "Запись" реверсивного счетчика, третий выход формирователя импульсов соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход счетчика интервалов соединен с С-входом первого триггера, D- u R-входы которого соединены с шиной питания устройства, второй вход формирователя импульсов соединен с выходом генератора опорных частот, при этом прямой выход второго триггера соединен с вторым входом индикатора.