Узкодиапазонный аналоговый частотомер
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ п>4747вв
Союз Советских
Социалистических, Реслублнк
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 12.01.73 (21) 1871038/18-10 с присоединением заявки %в (32) Приоритет—
Опубликовано 25.03.75. Бюл",eòåíü ¹ 23
Дата опубликования описания 13 10.75 (51) М. Кл. 6 01г 23,02 @"Ю"
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 021.317. 01 (688.8) (72) Автор ,изобретения
В. С. Скрябинский
Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заязитель (54) УЗКОДИАПАЗОННЪ|Й АНАЛОГОВЫЙ
ЧАСТОТОМЕР
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении частотомеров номинальной частоты, например, для измерения частоты в
=,Ieðãeòè÷ee..<их системах. Кроме того, оно может быть использовано при построении схем системной энергетической автоматики.
При измерении частоты при ее незначительных отклонениях от номинального значения к точности измерения предъявляются весьма высокие требования, например при измерении частоты или ее отклонений в энергетических системах, где диапазон измеряемых частот ограничен частотами 49 л 51 Гц, но точность из»epe»m должна быть не хуже
0,01 — 0,02 Гт1. При этом результаты измерений в ряде случаев желательно получить в аналоговой форме с тем, чтобы на выходе измерительной схемы можно было включить самопишущий прибор или индикатор.
Известное устройство для таких измерений содержит формирующее устройство, генератор стабильной частоты, ключи, триггеры и выходной прибор.
Однако в известном устройстве необходимо обеспечение больших токов в импульсе, проходящем через измерительный прибор, при невысоких средних значениях тока.
Цель изобретения — увеличить скважность импульсов выходного тока и создать прямую зависимость полярности вы .îäíîãî напряжения от знака отклоне1шя.
Это достигается применением устройства с масштабным преобразованием длительности выходного импульса.
При таком преобразовашш возможно увеличение скважностп выходных импульсов вплоть до значений, равных единице при любом наперед заданном диапазоне измерен:;й.
1О Естественно, что в этом случае отпадает необходимость и в мощном источнике стабильного напряжения (то a) .
Работа предлагаемого устройства основана на том, что измеряется разность в дли15 тельностях периодов измеряемого сигнала и эталонного генератора.
Эта разность представляется в виде числа, записанного в памяти реверсивного счетчика импульсов. По окончании процесса измерения к вычитающему входу счетчика пмпульсоз подключается считывающий генератор импульсов и одновременно подключается к источнику напряжения выходной прибор. После достижения нулевого состояния счетчика прибор отключается. Прн значении частоты следования импульсов считывающего генератора меньше частоты следования импульсов эталонного генератора время включения выходного прибора соответственно увеличивается.
На фиг. 1 приведена функциональная схе474758
Т,. = — = 0,.02 сею.
65 м:I i.редлагаемого устройства; на фиг. 2— вр;:.. г;1ныс дн агра ii û.
С ема содержит формирующее устройство
1, триггеры 2 н 3, клгоч 4, формирователь 5 эт. ;л0111:ого промежутка времени, эталонный
Генk ратор 6 импульсов, тр!1ГГер 7, реверсивны; счетчик 8 импульсов, триггер 9, выходнь:с .<лючевь1е схемы !О, выходной прибор 11, клю:. .:вую схе1 у 12, делитель 13 частоты, ключеьу1о с:<ему 14, триггеры 15, 16 и 17, схемы с01,.1аденпя 18.
Сигнал измеряемой частоты подается на фo .:..ирующее устройство 1, в результате чего и.-, elî выходе возникает последовательность импульсов с частотой следования, равной измеряемой. Выход формирующего устройства по <ключсн и счетному входу трпггера 2. Вы:сд тp;11 Iера 2, в свою очередь, подключен к за1;рыва10щ;:;I водам триггеров 3 и 9, а также запускающему входу триггера 7, вы .îä которого подсоединен к управляющему входу клю-:а 4. Через этот ключ на вход формирова--.ля 5 этало шого промежутка времени пода<отся импульсы с эталонного (опорного) генератора 6 пмпульсоз. Выход формирователя 5 присоединяется к закрывающему входу триггера 7, а так>не к запускающему входу тр1гггера 9 и закрывающему входу триггера 3.
Второй выход трпггсоа 2 подключается к зяпускгнон.ему входу триггера 3 и 0a;:;:,:B",:о;цсму в.<оду триггера 9.
Выход эталош1ого генератора 6 подключается и суммнру1ощеу входу реверсивного
cBeT÷iII<à:l:,1ïóëüñ0B 8 через ключ 12, а к Bbl чнтающе.;1у в:<оду через делитель частоты 13 и ключ 14. Кл1оч 12 управляется триггером
16, двойной счетный вход которого подключеп к выходам триггеров 3 и 9. К эт:!ì же выходам подкл1очены входы триггера 17 опрсделе1п1я знака. Схе.яы И 18, управляемые триггером 17 знака н триггером 15 обратного счет",, своими выходами присоединены к управляющим входам ключей 10, через которые стибилизнрованные положительное нлн отрицателыюе напряжения подаются на измерительный прибор 11.
Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы схема 5 формировала импульсы с вре;1енным интервалом, равным периоду номинальной частоты входного сигнала, т. е. при измерении частот вблизи 50 Г14 этот интервал должен быть равен
Схема работает следующим образом.
Пусть измеряемая частота лежит выл номинальной, т. е. /,) fp. Тогда первый же импульс с форм: "0Ba-сля 1 переводит триггер 2 в единичное состояние, вслсдств !е чего импульс с его выхода приводит трпггео 7 также в единичное состояние, а триггеры 3 и 9 — в нулевое. Триггер 7, в свою очередь, открывает ключ 4, через который начинают поступать
55 импульсы с эталонного генератора 6 на фор,il4pOBBTe 1h 5 3TB IOF!FIOI 0 IIpOXIeJI< TK I Bpe l 1! и
Тр (см. фиг. 2, а). В связ!i с тем, что частота измеряемого сигнала выше номи11альной, то второй импульс с формирователя 1 приходит раньше, чем сформир=,BQH ннтерзал Тр и, следовательно, триггер 2, переходя в нулевое состояние, переводит триггер 3 в e;;!*,í!: 1ое состояние. При этом поступает импуль" на счетный вход триггера 16, который, переходя в единичное состояние, открывает 1<л.: « ii 2, через который ца суммирующий вход резерсизнОГ0 счетчика 8 начиняют BOOTупаTB сы с эталонного генератора 6. Счет этик и..1пульсов происходит до тех пор, пока не сформируется интервал Тр, после че" o вь1ход1ой импульс с формирователя 5 переводит в единичное состояние триггер 9 н в нулевое состояние триггеры 8 и 7. Ключ 4 закрывается, и одновременно па счетный вход тр1<ггера 6 поступает импульс, переводящий е"0 в нулевое состояние, вследствие чего: л оч 12 =-акрывается и счет импульсов счетч:!! После перехода триггера 16 в плевое состояние с него поступает импульс 11а левый вход триггера 15, который открывает ключ 14, и с гс IepaTopa 6 начинают поступать на делитель 18;1 на вычитающнй вход с:етч:. а 8 р1м:1ульсы с частотой,з k рB",:=-::.:-ше, -:. м при суммировании. Одновременно с этим Tð;i!гером 15 на входы схем И 18;0:.01стся с:-Ггналы начала подачи напряжения на выходной прибор 11. Однако вторь:е входы этих с см связаны с выходами триггера 17, положен;:.е которого зависит от того, какой нз триггероз, 3 или 9, последним перешел в единичное состояние, В <дятгнсм случае нр I T„-(Tp таким триггером является 9, следовательно. триггер спределе11ия знака оказывается в нулевом состоянии (последний импульс пр:-1шел ня появый вход). Таким образом, потен1ц ..-:". пода.i ца схему И 18, которая и открыв,eT:<люч И, подключающий выходной приоор к:-1сточнику положительного напряжения. В укязяннс.; положении схема находится до тех пор, пока на вычитающпй вход счетчика 8 не будет подано число импульсов, равное числу импульсов, просуммировяннь;х в первом промежутке времеп.l. После этого импульс, фиксиру1ощнй нулевое сс;,тоя1нис e÷åò÷!Iêà 8, закрывает тр:II lep 15 и ключ 14. При этом выключается схема И 18, ключ 10, и ток через прибор 11 прекращается. Весь указанный цикл работы повторяется прп поступлении очередного, третьего, импульса с формирователя 1, который вновь приводит триггеры 3 и 9 в нулевое состояние, и т. д. Пример::.о так работает схема и в случае отрицательного отклонения частоты, т. е. при Т, .)Тр. Только в этом случае первым срабатывает триггер 9 (см. фиг. 2, б), а вторым— триггер 3. 474758 ) I 1 ! t 1 ! ! Го L ! 1 г д ) " I ! ! 1 ! 18 г!! Положение триггера 17 знака оказывается обратным, вследствие чего во время цикла вычитания импульсов с счетчике 8 открытыми окаж!-, "- ."õñ;r;; И 18 и ключ 10 . На измерительнь!й прибор подано отрицательное напряжение, что cooTçåòñòBóåò знаку отклонения частоты. Из сказанного видно, что длительность и»пульса напряжения на выходном приборе ll в k раз оо.тьше, чем разность между Т,. и Ò . Выораз сэзтзетстзующнм образом k (коэффициент деления делителя 18), можно довести скважность импульсов напряжения (тока) на выходном приборе до весьма высоких величин, граничащих непосредственно с единицей. Так, например, при построении прибора на диапазон измерений 49 — 51 Ги, необходимо принять /: р !зным 24. Предмет изобретения Узкодиапазонный аналоговый частотомер, содержащий формирователь, эталонный генератор импульсов, счетчик импульсов, схемы совпадений, ключевые схемы, триггеры и выходной прибор, отличаюшийся тем, что, с целью увеличения скважности импульсов выходного тока и создания прямой зависимости IIQлярности выходного напряжения от з.,a...", отклонения частоты, он снабжен формирователем эталонного промежутка времени и делителем частоты, причем выход фор.,!прователя подключен к счетным входам первого триггера, первый выход которого подключен к входам и выходам второго и третьего триггеров, а второй выход — к входу четвертого триггера, выход которого соединен с входом ключевой схемы, через которую эталон:!ый генератор подключен к входу формирователя эта-! О лонного промежутка времени, а выход последнего соединен с входами четвертого, второго и третьего триггеров, выходы которых подключены к входам пятого и шестого триггеров, при этом выходы пятого тр!гггера подI5 ключены к первым двум вход".м двух схем совпадения, вторые входы которых соединены с выходом седьмого триггера, а выходы через вторую и третью ключевые схемы подключены к входам выходного прибора, причем 2О второй выход шестого триггера соединен с первым входом седьмого, а первый выход— с первым входом четвертой ключевой схемы, выход которой подключен к входу счетчика импульсов, а второй вход — к выходу эталон25 ного генератора импульсов, который через пятую ключевую схему и делитель частоты соедш!ен с вторым входом счетчика импульсов, выход которого подключен к второму входу седьмого триггера, при этом выход последнего соединен с вторым входом пятой ключевой схемы. 474758 r, > r., Вход! в! Во1ход Тр. 2 ) 7p7 tp 9 р <б<иl< , г,. Вход СИ8 Тр. !5 к !4 1 1 Вход СИ < i Д1. гр. <7 Так !! 7 х
Тр 7 Тр. У Вход СН8+ ))пп Тр !о,к!4 Вход СН8— тр 17 ко ТОк !I Рыс. 2 Составитель В. Степанов Теквед М. Семенов Редактор О. Степина Копректор И. Симкина Заказ 832/1271 Изд. М 807 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5 Тнп. Харьк. фнл. пред. «Патент»
