Цифровой измеритель низких частот

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕП!ДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 553546 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.75 (21) 2194617/21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.04.77, Бюллетень № 13 (4б) Дата опубликования описания06.07;77 (51) М. Кл о G 01 8 23/00

Гасударствеииый комитет

Соввта Министров СССР оо делам изабретеиий и открытий (53) УДК

621.317.761 (088,8) (72) Автор . изобретении

Ю. К. Майоров (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НИЗКИХ ЧАСТОТ

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, может быть использовано для измерения различных параметров при работе с низкочастотными датчиками, в частности для измеПения скоростей вращения и расходов. 5

Известен цифровой измеритель низких частот, содержащий блок управления, последовательно соединенные преобразователь код — частота и счетчик формирования выходного кода, и выходов и входов которого соединены с и входами преобразо- 1р вателя код — частота, один из которых связан со входом блока управления.

Однако этот измеритель работает с недостаточно высокой точностью, Цель изобретения — повышение точности — дости- 1з гается тем, что в измеритель, содержгпдий блок управления, преобразователь код--частота и счетчик формирования выходного кода, введены последовательно соединенные формирователь интервалов времени, вход которого соединен с вы- 2ц ходом блока управления, первый элеменг И, регистр сдвига, первая группа элемситов совпадения и элемент ИЛИ, своим выходом связапш и со вторым зходом блока управ 10BltR, послслова гельно соединенные блок задержки, в1орой э.юмепг И и <д вторая группа элементов совпадения, выходы которых соединены со в ходами преобразователя код — частота и со счетчиком формирования выходного кода, последовательно соединенные частотный датчик и делитель частоты, первый выход которого связан со входами блока задержки и со вторыми входами второй группы элементов совпадения; второй, третий и четвертый выходы делителя частоты соединены со вторыми входами первой группы элементов совпадения, а его пятый выход соединен со входом элемента ИЛИ, причем второй выход формирователя интервалов времени соединен с третьим входом блока управления, второй выход которого связан со вторым входом второго элемента И, выход последнего соединен со вторым входом первого элемента И, а третьи входы второй группы элементов совпадения связаны с выходами регистра сдвига.

Схема устройс гва предс гавлена на чертеже.

Счетчик формирования выходного кода 1 подключен к выходу преобразователя код--частота 2, управляющие входы преобраэюва геля 2 подключены к выходам счетчикa !. 1 лок управления 3 соединен со счетчиком 1 и с преобразователем 2.

Цифровой измеригель ппэклх гасtoT RK. )þ÷àåт н

553546 себя также формирователь интервалов времени 4, регистр сдвига 5, делитель частоты 6 с несколькими выходами и элемент И 7. Вход синхронизации формирователя интервалов времени подключен к блоку управления, с которым соединен выход 8 формирователя, вход регистра сдвига 5 через элемент И 9 соединен с выходом 10 формирователя интервалов времени 4 и с выходом элемента И 7.

Вход делителя частоты 6 подключен к частотному датчику 11, выход 12 соединен с первыми входами элементов совпадения 13 — 15 первой группы, выход 16 делителя — со входом элемента ИЛИ

17, другие входы которого через элементы совпадения 18 — 20 второй группы подключены к выходам 21 — 23 делителя частоты и через эти же элементы совпадения — к выходам 24 — 26 регистра сдвига 5.

Выходы 24 — 26 регистра сдвига соединены также со вторыми входами элементов совпадения 13 — 15, третьи входы которых подключены к выходу элемента И 7.

Выходы элементов совпадения 13 — 15 соединены со входами установки в различные состояния счетчика формирования выходного кода 1 и преобразователя код — частота 2. Один вход элемента

И 7 пддключенчерез блок задержки 27 к выхо ду 12 делителя частоты 6, а другой — к блоку управления 3, с которым соединен также выход элемента ИЛИ 17.

Цифровой измеритель низких частот работает следующим образом. В начале каждого цикла измерения в счетчик формирования выходного кода 1 записывается определенный код, и по истечении некоторого времени после начала цикла на вход счетчика подаются импульсы с преобразователя код — частота. Частота этих импульсов переменная и управляется текущим значением кода в счетчике.

Подача импульсов с переменной частотой продолжается до окончания цикла измерения, после чего выходной код записывается в запоминающее устройство (на схеме не показано).

Формирователь интервалов ьремени 4 выдает на выходе 10 импульсы в моменты окончания интервалов времени 2Т1п1in, 4TI m п, 8Т1min, а на выходе 8 — через интервал времени 16Ti min> где Tt min минимальный период измеряемой частоты датчика, т.е. период, соответствующий максимальной измеряемой частоте. Интервалы времени отсчитываются от начала цикла измерения благодаря запуску формирователя интервалов времени блоком управления 3. Импульсы с выхода 10 поступают через элемент И 9 на регистр сдвига 5, а с выхода 8 — на блок управления. При поступлении импульсов на вход регистра. сдвига сигналы формируются последовательно на его выходах 24 — 26. Делитель частоты 6 формирует на своих выходах

12,21,22 23,16 импульсы соответственно с частотами F, 0,5F, 025F, 0,)25 F и 0062SF, т.е через интервалы времени Т,, 2Т2, 4Т,, 8Т, и 16Т,, отсчитываемые от начала никла измерения, где б

l5

ЭО

86

4б

F — частота датчика, т.е. измеряемая в данный момент частота, а Т вЂ” период этой часто гы.

Импульсы, соответствующие окончаниям наименьших интервалов времени, формируются на выходе 12. Импульс, соответствующий окончанию наибольшего интервала времени, формируется на выходе 16, а на выходах 21-23 формируются импульсы, соответствующие окончаниями интервалов времени, имеющих указанные промежуточные значения.

Перед началом цикла измерения или в его начале сигнал с блока управления устанавливает элемент И 7 в исходное состояние, при котором с него подается разрешающий сигнал на элементы совпадения 13 — 15, Перед началом формирования выходного кода сигнал с блока управления 3 записывает в счетчик l код, соответствующий максимальной измеряемой частоте, Начало формирования выходного кода определяется импульсом с выхода 8 формирователя 4, а окончание — сигналом с элемента ИЛИ 17. Если измеряемая частота находится в пределах от Fmäx до

0,5Еща импульс на выходе 12 делителя 6 формируется до появления сигналов на выходах регистра 5.

Этот импульс не может пройти через элементы совпадения 13-15, так как сигналы на их выходах, подключенных к регистру сдвига, отсутствуют,,Пройдя через блок задержки 27, он переводит элемент И 7 в состояние, противоположное исход-. ному. Счетчик формирования выходного кода и управляемый делитель частоты остаются в исходном состоянии, а на регистр сдвига после этого не могут попасть импульсы с формирователя интервалов времени 4.

Так как формирование выходного кода начинается спустя время 16Т, п1;„, а Т, m;n К Т, „,;„то коэффициент деления измеряемой частоты должен быть равен 16. Коэффициент Ко обеспечивается тем, что из-за отсутствия сигналов на выходах регистра сдвига 5 элементы совпадения 18-20 закрыты, и формирование выходного кода заканчивается после появления импульсов на выходе 16 делителя 6, т.е. через 16Т,.

Частота на входе счетчика <Ьоомиоования выходного кода 1 изменяется от 1 „„„— . — „ N по закону 1= —, — „и N „. При измеряемои частоте

0,5Ртах 1q = 32T, п ои выходной кодприниь " значение <1

N- ".16 = о,> N

32.Т ax

1 trit tl

На входе счетчика формирования выходного кода в конце цикла изМерения1 = —, — 0,5 N

Ес ! (> Ку H1OI x . сли измеряемая частота находится в пределах от

0,5 до 0,25 Рща„, к моменту формирования импульса на выходе 12 делителя 6 на выходе 24 регистра сдвига 5 уже оказывается сигнал, В этом случае импульс с выхода 12 делителя частоты поступает на элемент совпадения 13 и устанавливает в счетчике формирования выходного кода 1 код 0,5 Ища„.

Этот же импульс, пройдя через блок задержки

27, переводит элемент И 7 в состояние, противопо553546 когда К - является постоянной величиной, что имеет место в известных цифровых измерителях низкой частоты. Коэффициент деления измеряемой частоты на верхнем поддиапазоне возрастает,а максимальная частота на входе счетчика формирования выходного кода соответственно уменьшается при снижении нижнего относительного значения измеряемой частоты. Так, при измеряемых частотах ниже

Е=003125Рп1 К = 16, а при частотах ниже F =

111 =0,015625 Fm К. =32. Соответственно коэффициенту

К может быть повышена точность измерения при использовании элементов с одинаковыми частотными свойствами.

Таким образом, предлагаемый цифровой измеритель низких частот обеспечивает значительное

1 повышение точности по сравнению с известными. ложное исходному. В этом случае коэффициент деления входной частоты Кя = 8 вследствие того, что сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 формируется после поступления на элемент совпадейия 18 импульса с выхода 23 делителя, так как на другом входе элемента совпадения 18 присутствует сигнал с выхода 24 регистра сдвига 5. В связи с тем, что интервал времени от начала цикла измерения до начала формирования выходного кода всегда равен

16Т, mi моменту начала формирования выходного кода в этом случае при К =8 должен соответство 8 вать код к f6 т р ax i что сооТ

1х= — - =05 Я

1 1 тп1 и ветствует предварительно записанному коду в счетчик формирования выходного кода. Частота, подаваемая на счетчик форйирования выходного кода, должна в этом случае изменяться по закону.

"г — —,от f — —:(О,y)

8 К тп 8 K тп

1 1

Это начальное значение частоты обеспечивается установкой преобразователя код — частота в соответствующее состояние импульсом с элемента совпадения 13 одновременно с записью в счетчик формирования выходного кода 0,5 йп1ах „

Так как отношение различных значений В обратно пропорционально отношению соответствующих значений Т, то при F=0,25F и соответственно Т =32i> „, < г, частота на входе счетчика .

I — "— . 0 2g, ц а сформйрованньгй в счетчиS и >. ке код ЭО

Аналогично происходят процессы в измерительных циклах, когда измеряемая частота находится 85 в пределах от 0,25 до 0,125 Fm и от 0,125 до 0,625 Егп.

В этих случаях перед формированием выходного кода в счетчик записываются соответственно коды 0,25 Nm и 0,125 Nm, а коэффициент деления измеряемой частоты К.4 и К = что

g д ) обеспечивается окончанием процесса формирования выходного кода импульсами, проходящими на блок управления через элемент ИЛИ 17 с элемента совпадения 19 или 20.

К 1

М= 8 =025 м

К 32.Т, 45

Следовательно, цифровой измеритель низких частот обеспечивает измерение частот в нескольких поддиапазонах. При этом цикл измерения на всех поддиапазонах может меняться в одинаковых пределах от 16Ti min до 32Ti min. 3а счет автомати- яп ческого изменения коэффициен1а деления измеряемой частоты К максимальная частота на входе счетчика формирования в ыходного кола в данном случае в восемь раз меньше по сравнению с тем случаем, Формула изобретения

Цифровой измеритель низких частот, содержащий блок управления, последовательно соединенные преобразователь код — частота и счетчик формирования выходного кода, и выходов и входов которого соединены с п входами преобразователя код — частота, один из которых связан со входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные формирователь интервалов времени, вход которого соединен с выходом блока управления, первый элемент И, регистр сдвига, первая группа элементов совпадения и элемент

ИЛИ, своим выходом связанный со вторым входом блока управления, последовательно соединенные блок задержки, второй элемент И и вторая группа элементов совпадения, выходы которых соединены со входами преобразователя код — частота и со счетчиком формирования выходного кода, последовательно соединенные частотный датчик и делитель частоты, первый выход которого связан со входами блока задержки и.со вторыми входами второй группы элементов совпадения, второй, третий и четвертый выходы делителя частоты соединены со вторыми входами первой группы элементов совпадения, а его пятый выход соединен со входом элемента ИЛИ, причем второй выход формирователя интервалов времени соединен с третьим входом блока управления, вн>рой выход которого связан со вторым входом второ. го элемента И, выход последнего соединен со вторым входом первого элемента И, а третьи вхолы в горой группы элементов совпадения св язаны с и ыхолами регистра сдвига.

553546

Составитель П. Лиан

Техред С. Беда тедак тор Б. Федотов

Корректор H. Гоксия

Закат 190/38

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 1101 Подвисиое

UHHH11H Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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