Частотно-импульсное устройство для воспроизведения квадратической зависимости

 

Союз Советсннк

Соцналмстнческнх

Реслублнк

ОПИСЛНИЕ

И3ОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61}Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлеио09.12.75 (21) 2197736/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликоваио05.04.78.Бюллетень № 13 (46) Дата опубликования описания, 14.03.78 (1Ц -60l 690»

2 (53) М, Кл.

Ст 06 Р 7/38

Гооудеротввннмй комитет

Соната Миниатров СССР но делам изобретений н открытий (5З) уды 881.З27 (088.8) (У2) Авторы изобретения

А. С. Витер Т. Г. Галамай и В. Б. Дудыкевич (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ КВАДРАТИЧЕСКОЙ

ЗАВИСИМОСТИ

Изобретение относится к вычислительной технике и мохсет быть использовано для лииеаризации характерйстик частотных датчиков.

Известны устройства для воспроизведения квадратической зависимости 1 .

Однако известные устройства при обеспечении достаточной точности и достаточного диапазона преобразуемой частоты отличаются сложностью. Кроме того, они не Е пригодны для получения результатов, пропорциональных другим степеням преобразуемой ч частоты, т.e.i имеют узкие функциональные воэможности, !

Наиболее близким техническим реше« нием к данному предложению является частотно»импульсное устройство для воспроизведения квадратической зависимости, содержащее первый счетчик, разрядные выходы йа которого соединены с потенциальнымн входами элементов И первой группы, генератор колебаний эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с первым вы- д

Я ходом блока управления, а выход - с входом второго счетчика. . Получение отсчета, пропорционального квадрату измеряемой частоты, в известном устройстве происходит в два этапа. На первом этапе за время, равное времени переполнения одного счетчика импульсами образцовой частоты, импульсами частоты фиксируется число, М, пропорциональное измеряемой частоте Й,, На втором этапе за время, пропорциональное измеряемой частоте, получают результат, пропорциональный квадрату измеряемой частоты.

Фиксация числа, пропорционального измеряемой частоте 1 к, а затем и числа, пропорционального квадрату измеряемой частоты, осуществляется импульсами частоты, вследствие, чего время измерения в диапазоне средних частот является довольно большим и устройство практически не пригодно для работы в диапазоне низких и инфранизких частот.

Кроме того, с помошью известного устройства нельзя получить результат, пропор601690 циональный более высоким степеням и нерио- ш ду частоты П

Белью изобретения является повышение м быстродействия устройства.

Н

Для этого в устройство введены элемен5 ты И второй группы, элемент задержки и . в элемент . ИЛИ, первый вход которого соединен с выходами элементов И первой груп- п пы, второй exon - с выходом элемента эа» п держки, юоетий вход — с вторым выходом „О а блока управления, выход элемента ИЛИ соединен с входом первого счетчика„разрядные выходы которого подсоединены к импульсным входам элементов И второй группы, потенциальные входы которых подключены к разрядным выходам второго счетчика и импульсным входам элементов И первой группы, выход второго счетчика соединен с вхо дом блока управления, выходы элементов И

BTopol3 гругзпы соединены с входом элемен» gy та задержки.

На чертеже приведена структуриаа электрическая-1схема устройства.

Частотно-импульсное устройство для воспроизведения квадратической зависимости содержлт счетчик 1, счетчик 2, группы элементов И 3 и элементов И 4, элемент задержки 5, элемент ИДИ б, генератор Гко лебаний эталонной частоты, ключ 8, управляющий блок 9. ЗО

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 1 находится в нулевом состоянии, счетчик 2 - в единичном состоании, ключ 8 закрыт. Импульсы измеряемой частоты поступают на вход блока 9, 4 его разряда счетчика 2 и наоборот. Имульс появляется на выходе того иэ элеентов И группы 3, который подключен к аходящемуся в единичном состоянии тригеру счетчика 1 ° и переходящему из нулеого s единичное состояние триггеру счетика 2. Значение частоты 1 на выходе групы 3 определяется, частотой f е импульсов оступающих на вход счетчика 2, и числом

И1(4) содержащимся в счетчике 1, т.е.

k,M,й) о (s)

И,„

Импульсы, поступающие на вход счетчика 1, вызывают появление импульсов на выходе группы 4. Входы каждого иэ элементов И группы 4 подключены к прямому выходу одного иэ триггеров счетчика 1 и инверсному выходу одного иэ триггеров счетчика 1 и инверсному выходу одного иэ триггеров счетчика 2, причем, если один иэ ее входов. подключен к триггеру младшего разряда счетчика 1 то второй Вход подкл10 чаетса к триггеру старшего раэрада счет- . чика 2 и наоборот. Импульс появляется на выходе того иэ элементов И группы 4, «оторый подключен к находящемуся в нулевом состоянии триггеру счетчика 2 и переходящему из нулевого в единичное состояние триггеру счетчика 1, т.е. управленйе: элементами И группы 4 осуществляется дополнительным кодом числа, поступившего в счетчик 2. Значение частоты 4 < на выходе группы 4 определяется частотой импульсов, поступающих на вход счетчйка 1, и дополнительным кодом: числа .Й (4) поступившего в счетчик 2, причем

f (м -u,(}

>m

Частота 1 импульсов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 6 на вход счетчика

1, определяется выражением (з)

С учетом выражений (1) и (2) откуда

f, И,(4) г Н) к,(ц- f, Блок 9 на время Ч" „, равное периоду измеряемой частоты- f y, открывает ключ

8, через который импульсы генератора 7, с частотой Хе поступают на вход счетчика

2. При поступлении на вход счетчика 2

И п / К импульсов (К п -коэффициент пересчета, счетчиков, К - целое, постоянное число) за время 11И, Я1 Осигнал с его выхода поступит на вход блока 9 и импульс с выхода последнего пройдет через . элемент ИЛИ 6 на вход счетчика 1, выполненного вычитаюшим, и установит его триггеры в единичное состояние. Это вызовет появление импульсов на выходе группы 3, которые через элемент 6 поступают на вход счетчика 1. Элементы И групп 3 и 4 являются двухвходовыми. Входы каждой из элементов И группы 3 подключены к прямым выходам одного из триггеров счетчика

1 и одного из триггеров счетчика 2, причем если один из ее входов подключен к триггеру младшего разряда счетчика 1, то второй вход 1 щодключается к триггеру стар-р

Число импульсов, поступивших в счет» чик 2, с учетом первых Ищ / К импульсов к моменту времени, равно

601690

<,Ngh) и (И ц 2

E»I N 1 f lf

К4 Т„ откуда

2 g к

) е ((ж к

Окончательное выражение для f> примет вид

Число - М 1 (4) s счетчике 1 уменьшается с момента времени 1 от величины М,п

s:ñîîòâårñrâèè с выражением

М1(0 М» - ДЕ.

И,(И) .

Продифференцировав выражение 8 и разде- I5 лив переменные, получим

dM (Ц dk (9) к (<)

Проинтегрируем выражение, (9) и. подставим пределы изменения переменных и т„

Из выражения (13) следует, что за время, равное периоду VII . частоты в счетчике 1 будет записано число, пропорциональное частоте 1 к

После окончания периода Т к. сигналом с блока 9 счетчик 2 устанавливается в исходное состояние. Затем сигналом с блока

9, вновь на время, равное периоду 7> открывается ключ 8, и все операции будут повторяться аналогично предыдущим, но число И (1) в счетчике 1 будет уменьшаться с момента времени - 1 (Я; t g f ), от величины Ц 1 в соответствии с выраже- 55 нием м ()=м - dt (14) й,(<)

Ф. б

Проинтегрировав выражение (14), получим

К, Tg

0If И Ь) =-йИ

К

l L K o

RIf N -kIf H --ЬТ

"е ку,У

"i"т "т "m

Еп Н, -йи - Ett

Rf „ kf f T„

Н»п

4f EIf — р (л)

К2 . „ откупа

3 Ф н

"а < "п г

1 g2 g2 р2. )(2g2 к(IS) o . к а

Следовательно, после окончания измерительного интервала, равного двум периодам

Т,, в счетчике 1 будет записан результат, пропорциональный квадрату измеряемой частоты х к, в счетчике 2 — периоду частоты

Число, пропорциональное h = II степени частоты 4 можно получить в предложенном устройстве за время, равное ИЧ"„, путем»f - краткого повторения описанных выше онерацнй.

Сравним арактеристиккпрототипаи предложенного устройства. Например, при частоте хк =100 Гц, погрешности: преобразования 0,01% емкости счетчйкс,в

И»п = 10000 время измерения в прьтотипе равно порядка 200 с, а в предложенном устройстве - порядка 0,02 с.

Из этого видно, что предложенное устройство пригодно для работы в диапазоне низких и инфранизких частот.

Таким образом, включение в состав, устройства группы элементов И, элемента задержки и элемента ИЛИ, исключение ключа, триггеров и -уменьшение связей позволили существенно-повысить быстродействие уст ройства, расширить его частотный диапазон, и функциональные возможности.

Формула изобретения

Частотно-импульсное устройство для воспроизведения квадратической зависимости, содержащее первый счетчик, разрядные выходы которого соединены с потенциальными входами элементов И первой группы, генератор эталонной частоты, выход которого соединен„ ;. первым входом ключа, второй вход которого соединен с первым вы601690

Составитель Р. Яворовская

Редактор А. Зиньковский Гехред 3. фанта Корректор А. Лакида

Заказ 1655/7 Тираж 826 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходом блока управления, а выход — с входом «торого счетчика, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстро, действий устройства, оно содержит элементы И второй группы, элемент задержки и элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходами элементов И . первой группы, второй вход - с выходом элемента задержки, третий вход — с вторым выходом блока управлений, выход элемента ИЛИ сое- << динен с входом первого счетчика, разрядные выходы которого подсоединены к импульсным входам элементов И второй группы, потенциальные входы которых подключенМ к разрядным выходам второго счетчика и импульсным входам элементов И первой группы, выход второго счетчика соединен с входом блока управления, выходы элементов И второй группы соединены с входом элемента задержки.

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе:

1. Новицкий П. В. 11ифровые приборы с частотными датчиками Энергия, 1970, с. 257-258.

2. Авторское свидетельство СССР

No. 382088, кл. Q 06 iV 7/38, 1971.