Устройство для измерения скорости изменения частоты

 

1 YQÂ тю-тр -Фс 4ел 1й 1 п т= (:: H А

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ щ737858 4L- ъ афх

Союз Советских

Социалистических

Республик

4 б.-:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01,08,77 (21) 2513565/18-21 (53)M. Кл.

G 01 R 23/02 с присоединением заявки Рй. I (23) Приоритет

1оаудоротвенный комитет

СССР ао девам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 30,05.80. Бюллетень,% 20 (53) УД К621.374..335(088.8) Дата опубликования описания 30.05.80

И. А. Ерасов, Ю, А, Колобанов, А. И. Мартяшин, П. П. Чураков и В. М, Шляндин (72) Авторы изобретения

Пензенский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЁРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ

ЧА СТОТЫ

Изобретение относится к-области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения скорос-ти изменения частоты и в сочетании с

I частотными датчиками — для контроли ско 5 рости изменения различных физических процессов.

Известные устройства, позволяющие измерять скорость изменения частоты, имеют недостаточно широкие функциональные возможности, сложную конструкцию и ограниченный диапазон измерения контролируемой частоты, т,е. они практически измеряют значение отклонения частоты от номинальной (1 1.

Из известных наиболее близким к изобретению по технической сущности являетсч устройство для измерения скорости изменения частоты, содержащее узел автоматической подстройки частоты, два смесителя, линию задержки, частотомер и узел управления, причем выход узла автоподстройки частоты соединен с входом смесителя, на второй вход которого подается

r т 2 сигнал с частотой 1с, выход смесителя соединен с одним иэ входов смесителя и с входом линии задержки;"выход послед1. ней соединен с вторым входом смесителя. выход которого соединено входом частотомера, который состоит из формирователя„ выход которого соединен с входом узла делителя частоты, другой вход которого соединен через генератор меток времени с выходом генератора опорной частоты.

Выход узла делителя частоты соединен через узел формирования времени счета с узлом управления, другой выход которого соединен с одним, из входов селектора, Другой вход селектора соединен с выходом формирователя, а выход с входом уз. ла, в состав которого входят счетчик, кои мутатор и узел индикации. Шины сброса счетного узла соединены с выходом одновибратора сброса, входящего в состав узла управления (2).

К недостаткам устройства относится невысокое быстродействие, поскольку необходймо. значительное время для пере7378

3 стройка частоты узле автоподстройки час- тотьь что особенно сказывается на низких и среднмх частотах, Бель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что . в устройство для измерения скорости изменения частоты, содержащее генератор опорной частоты, формирователь импульсов, выход которого через одновибратор им- .пульсов сброса соединен с шиной сброса узла индикации, входы которого соединены с выходами коммутатора, введены одновибратор управления, триггер, элемент

ИЛИ и два параллельных канала оценки 15 интервала времени, причем выход формирователя импульсов подключен непосредственно к первому и второму входам каналов оценки интервала времени и через одновибратор управления к входу триггера, 20 прямой и инверсный выходы которого соединены с третьими входами соответственно первого и второго каналов оценки интервала времени, четвертые входы кото25 рых подключены к выходу генератора опорной частоты, первые выходы каналов оценки интервала времени через элемент ИЛИ подключены к знаковому входу узла индикации установочные входы коммутатора

1 зо соединены с вторыми выходами каналов оценки интервала времени, кодовые выходы которых подключены к информационным входам коммутатора.

Каждый иэ каналов оценки интервала

35 времени содержит последовательно соединенные одновибраторы переписи кода и сброса реверсивного счетчика, два элемента И, реверсивный счетчик и узел выделения знака, прнчем первый вход первого алемента И соединен с входом одновибратора переписи кода и третьим входом канала, первым, четвертым и вторыми входами которого являются второй и третий . входы первого элемента И и первый вход

45 второго элемента И, выход которого явля— -ется первым выходом канала, выход первого элемента И каждого канала оценки инвервала времени соединен с суммирук шнм" входом реверсивного счетчика своего н вйчитаюшим входом реверсивного счетчика соседнего канала оценки интервала времени, выход одновибратора сброса соединен с входом установки нуля реверсивного советчика, кодовые выходы которо55 го являются кодовыми выходами канала и через узел выделения знака подключены к второму входу второго элемента И, вто88

4 рым выходом канала оценки ннтервала времени является выход одновябратора переписи коде.

На.фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройствщ на фиг, 2 Даны временные диаграммы напряжений в характерных точках схемы.

В состав устройства входят: формирователь 1 импульсов, генератора 2 опорной частоты, одновибратор 3 управлении,. одновнбратор 4 импульсов сброса, узел

5 индикации, триггер 6, два трехвходовых логических элементов И 7 и 8, два одновибратора 9 и 10, переписи кода, два одновибратора 11, 12 сброса реверсивных счетчиков, реверсивные счетчики 13, 14, два уэпа 15, 16 выделения знака, два двухвходовых логических алемента И 17, l8, логический алемент ИЛИ 19 и коммутатор 20. Выход формирователя импульсов через одновибратор 4 соединен с шиной сброса узла 5, входы которого соединены с выходами коммутатора 20 и выходом элемента ИЛИ 19. Один из входов каждого из двух алементов И 7 и 8 соединен с выходом генератора 2, вторые входы элементов И 7, 8 соединены с выходом формирователя 1, а третьи - с входами одновибратора 9, одновибратора 10 и с прямым и инверсным выходами триггера

6, счетчный вход которого через одновибратор 3 соединен с выходом,формирователя 1, Выход элементов И 7 и 8 соединены с суммирующим и вычитаюшнм входами реверсивных счетчиков 13 и 14, выходы последних соединейы с входами узлов 15 и 16 выделения знака и коммутатора 20. Выходы узлов 15 и 16 соединены соответственно с одним из входов каждого из двух элементов И 17 и 18, вторые входы которых соединены с выходами формирователя 1, выходы одновибраторов 9, 10 соединены с управляющими входами коммутатора 20, а также с шинами Сброс реверсивных счетчиков 13 и 14 через одновибраторы 11 и 12 соответственно.

Принцип работы устройства состоит в параллельной оценке длительности двух интервалов времени, соответствующих разности двух соседних йолупериодов положительного напряжения на выходе формирователя 1, двумя каналами оценки выделяемых интервалов времени.

На фиг. 2 исходным представлен момент времени, «огда положительным импульсом с выхода формирователя 1 открыт

737858

Тя. гА- — ——

2 2. в где -- - - интервал времени, соответст

2 вующей половине периода на"- == = --.— — чальной частоты, Т вЂ” «интервал времени, соответству2 ющей половине периода изме =нившейся частоты на входе устройства.

Из выражения (1) можно получить (3) (4) 5 элемент И 7. При этом импульсы с выхода генератора опорной частоты поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14 и на вычитающий жод реверсивного счетчика 13. По окончании положительного импульса напряжения на выходе формирователя 1 отрицательным перепадом напряжения запустится одновибратор

3, положительным перепадом напряжения на выходе которого перебросится триггер 10

6, запускающий одновибратор переписи кода. Код, зафиксированный в реверсивном счетчике 13 в течение действия импульса на выходе одновибратора 9, параллельно переносится в узел 5 индикации, по- Н скольку выходы реверсивного счетчика 13 ,через коммутатор 20 подключены к вхо-. дам узла 5. Если в процессе вычитания . импульсов из счетчика 13 произошло его обнуление, появляется сигнал на выходе узла 15 выделения знака, Появится соответственно сигнал на выходах элементов

И 17 и ИЛИ 19, в узле 5 при атом вы светится знак "-, что свидетельствует об уменьшении значения частоты исследуемых колебаний. По окончании действия импульса на выходе одновибратора 9 запустится одиовибратор 11, производящий установку начальных условий в реверсивном счетчике 13. Положительный перепад напряжения на выходе формирователя запустит одновибратор 4, В результате-в реверсивном счетчике 13 и узле 5 индикации восстанавливаются начальные условия, а в реверсивный счетчик 14 записывается информация о значении полупериода исследуемой частоты.

Следующий импульс положительной полярности с выхода формирователя открывает элемент И 8..При этом импульсы с генератора 2 поступают на суммирующий вход счетчика 13 и на вычитающий вход счетчика 14. По окончании положительного импульса на выходе формирователя срабатывает одновибратор 3, который вернет

45 триггер 6 в исходное состояние. Положительным перепадом напряжения на инверсном выходе триггера запускается одновибратор 10. Код, зафиксированный в реверсивном счетчике 14 в течение действия

50 импульса на выходе одновибратора 10, параллельно переносится в узел 5 индикации, поскольку выходы счетчика 14 через коммутатор 20 подключены к входу узла инЫ дикации.

Если в процессе вычитания импульсов счетчика 14 происходило его обнуление, "появится сигнал на выходах узла 16; але6 мента И 18 и алемента ИЛИ 19, и в узле 5 высветится знак -"; свидетельствующий об уменьшении частоты исследуемого сигнала. По окончайии действия импульса на выходе одновибратора 10 запускается одновибратор 12, производящий ус» тановку начальных условий в реверсивном счетчике 14. Положительный перепад напряжения m выходе формирователя 1 за,пустит одновибратор 4 импульсов сброса.

B результате в счетчике 14 и узле 5 индикации восстанавливаются начальные условия, а в счетчике 13 записывается информация о значении ис текшего полупериода исследуемой частоты.

Следующий импульс положительной полярности с выхода формирователя открывает алемент И 7. При атом импульсы с выхода генератора 2 опорной частоты hoступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14 и вычитающий вход реверсивного счетчика 13, и описанный abnae процесс повторяется.

Разность длительности двух следующих друг за другом импульсов положительной полярности на выходе формирователя 1, длительность каждого иэ которых соответствует полупериоду входного напряжения, можно записать в следующем виде: т, т ь 4 < 1

2 2 2$ 2 2,, 1причем х я

Иэ выражений (2) и (3) следует а7

at=—

2 ., f.

Из выражения (4) видно, что изменение частоты входного сигнала составит ..1 Я- (5)

Скорость изменения "частотй входного сигнала эа время измерения определяется как абсолютное изменение частоты по отл олЛтЛлсфЛлЛЛлт тПтлтлт - *.рлтллрйЛолфр ООПотпплтолт .:;.--,фрлЛЫВМ галоп т, - лл ооЛПллллто;ол.... -;*тл..: -:;...,. л. отт

М7ВВ8

8 ,jjomeasN к времоени, за которое это изме- ки интервала времени и через одновибра;нещелцроизошло, и составит тор управления к входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с третьими входами соответственно перво(6) g го и второго каналов оценки интервала вреза ксированный в счетчиках тчиках 13 МеНВ> четвертые входы которых „„„ и, ны " выходу генератора опорной частот и 14, йрямо пропорционален разности д "рям уго оных первые выход ка ов оценки интер ительиости двух соседних прямоугольнь льсов положительной полярности времени через элемент ИЛИ подключены импульсов

16 к знаковому входу узла индикации, уста

»4 о (7) — . новочные входы коммутатора соединены н, и „л„сов с вторйми выходами каналов опенки ин- частота следования импульсов тервала времени„ кодовые выходы которых с генератора опорно частоты. (6) и (7) мож- . подключены к информационным входам

Анализируя выражения ) и „можкоммутатора, 2. Устройство по и. 1 о т и и т лов оценки интервала времени содержит

Из выражения (8) следует, что код, ерсивных последовательно соединенные одновибратс наицируемоею" pbi--riepehBcH кода и сброса Ревер ивного етчиках 13 и 14, и число, инаицируемое счетчиках счетчика, два элемента И, реверсивный в зле 8 индикации, определяет значение ого ск- счетчик и узел вь1делея з а пржем око ти изменения частоты входного ск первый вход перво элемента И соединен о и с входом одновибратора переписи кода и

2. Ю T (g) >> третьим входом канала, первым, четвертым

2 и и вторым входами которого являются втоИзобретение может быть использовано ия межвит Рой и третий входы первого элемента И и в устройствах контроля наличия межвитй Роц се намотки ка- первый д BToporo элемента И, выход ковых замыканий в процес . фо в и бумажных кон- которого является первым выходом ка тушек трансформаторов и ум ла, выход первого элемента И каждого ка денсаторов, а также в уст характеристик электри- нала оценки интервала времени соед н снятия пусковых харак й, де фактор быстродей-, C суммируюшим входом реверсивного счеческих двигателей, где актор ы чика своего и вычитаюшим входом ревер ствия является определяющим.

cивного счетчика соседнего канала опенки

Ф б р м у л а и з о б р е т е н и я З5 ийтервала времени, выход одновибратора

1. Устройство для измерения скорости сброса соединен с входом установки нуля

" "" "изсменейия частоты, содержашее генератор реверсивного счетчика, кодовые выходы опорной частоты, формирователЬ импульсов, которого являются кодовыми выходами ка. выход которого через одновибратор им- нала и через узел выделения знака подпульсов сброса соединен с шиной сброса ключены к второму входу второго элеменВ узла индикации, входы которого соединены та И, вторым выходом канала оценки ин е-выходами коммутатора о т л и ч а ю — тервала времени является выход одновибШ е е- с si тем, î, с целью" йоовлйш" и быстродействия, в него введены одновиб- Источники информации, ратор управления, триггер, элемент ИЛИ принятые вб внимание при экспертизе

"- " и. à параллельных канала оценки интер- 1. Авторское свидетельство СССР вала времени, причем выход формировате- Ж 471549, кл. G 01 К 23/10, 1973. jr и@пульсов подключен непосредственно 2. Авторское свидетельство СССР

K первому и второму входам каналов оден- % 44931 1, кл. G 01 R 23/02,,197 1 °

737858 . Ng

Составитель А. Плетнева

Редактор Т. Рыбалова Техред lVi. Петко, Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2655/26 Тираж 1019 Подписное "

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., A. 4/5

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