Умножитель частоты следования им-пульсов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>839031

© (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 180979 (21) 2820667/18-21

Ф с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150681. Бюллетень 1Чо 22

Дата опубликования описания 150681 (5t)M. Кл.з

Н 03 К 5/01

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 374 (088.8) (72) Автор изобретения

A.A. Плавильщиков,lf

Ре (71) Заявитель (54 ) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОРАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для техническои диагностики машин, в част-. ности для формирования фазовых отметок при измерении фазовых характерис- 5 тик различных процессов, сопровождаю-. щих работу объекта диагностирования.

Для квантования цикла работы объекта фазовыми отметками может быть использован умножитель частоты, если на вход последнего подать сигнал с периодом, равным или кратным циклу (например, сигнал с датчика частоты вращения). Особенностью таких объектов диагностирования, как двига- 15 тель внутреннего сгорания, является неравномерность вращения коленчатого вала (по углу поворота которого относительно опорного момента отсчитываются фазовые параметры), которая 20 достигает 2Ъ и более в зависимости от нагрузки. Возникающая при этом флуктуация частоты импульсов на выходе датчика частоты вращения является источником погрешности формиро- 25 вания фазовых отметок и, следовательно, увеличивает погрешность измерения фазовых характеристик процессов. .В связи с этим возникае: задача обеспечения постоянства текущего значе-. gQ ния коэффициента умножения (количества импульсов выходной частоты на данном периоде входной) умножителя при . наличии флуктуации частоты на его входе.

Известно устройство умножения частоты следования периодических импульсов, содержащее два счетчика, источник импульсов опорной частоты, запоминающий регистр, сравнивающее устройство, делитель опорной частоты, формирователь, триггер, клапан, дополнительное сравнивающее устройство и блок управления (1 ).

Недостатком этого устройства является изменение текущего значения коэффициента умножения при флуктуации умножаемой частоты.

Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий делитель опорной частоты с коэффициентом деления, равным коэффициенту умножения, счетчик импульсов, счетчик импульсов опорной частоты, входной и выходной формирователи, запоми-нающий регистр и блок управления 2).

Недостатком данного устройства также является изменение текущего значения коэффициента умножения при флуктуации умножаемой частоты.

839О31

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является Ум-, ножитель частоты следования импульсов, содержащий делитель опорной частоты, два счетчика импульсов, входной и выходной формирователи импульсов, запоминающий регистр, сравнивающее устройство и блок управления, причем вход устрбйства соединен с входом входного формирователя, выход которого подключен к входу блока управления, выход блока управления соединен со вторым входом первого счетчика импульсов, первый вход которого соединен с выходом де.лителя опорной частоты, а выход — с первым входом запоминающего регист- 15 ра, выход запоминающего регистра подключен к первому входу сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход — с. входом gp выходного формирователя, выход выходного формирователя подключен к выходу устройства и к третьему входу второго счетчика, импульсов, первый.. вход второго счетчика импульса сое- 25 динен с первым входом делителя опорной частоты, второй выход блока управления соединен со вторыми входами делителя опорной частоты, запоминающего регистра и второго счетчика импульсов (3).

Однако данное устройство также характеризуется изменением текущего значения коэффициента умножения при флуктуации умножаемой частоты.

Цель изобретения — обеспечение постоянства значения коэффициента умножения умножителя при флуктуации умножаемой частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель, содержащий 4р делитель опорной частоты, два счетчика импульсов, входной и выходной

" формирователи импульсов, запоминающий регистр, блок сравнения и блок управления причем вход устройства 45 соединен с входом входного формиро-. вателя импульсов, выход которого подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя опорной частоты, а выход - c первым входом запоминающего регистра, выход запоминающего регистра подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход— с входом выходного формирователя импульсов, первый вход второго счетчика импульсов соединен с пер- ц) вым входом делителя опорной частоты, второй выход блока управления соединен со вторыми входами делителя опорной частоты и запоминающего регистра, введены вычитающий счетчик импУльсов регистр два мин И два элемента ИЛИ, третий счетчик импульсов и дополнительный формирсватель импульсов, при этом первый вход вычитающего счетчика импульсов соединен с выходом делителя опорной частоты, второй вход — с выходом первого счетчика импульсов, третий вход — с вторым выходом блока управления и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу выходного формирователя импульсов и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а выход первого элемента

ИЛИ подключен к второму входу второго счетчика импульсов, третий вход кстсрогс соединен с выходом регистра, первый вход которого подключен к выходу вычитающего счетчика импульсов, а второй — к третьему выходу блока управления, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выхсду второго элемента И, первый вход котсрогс соединен с первым входом делителя опорной частоты, а втсрой с четвертым. выходом блока управления, выход второго элемента ИЛИ подключен к выходу умножителя и к первому.входу третьего счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом входного формирователя импульсов, а выход через дополнительный формирователь импульсов подключен к второму входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя частоты следования импульсов.

Умножитель частоты содержит входной формирователь 1 импульсов, делитель. 2 опорной частоты, первый счетчик 3 импульсов (поделенной опорной частоты), запоминающий регистр

4, блок 5 сравнения, второй счетчик б импульсов (опорной частоты), регистр 7, вычитающий счетчик 8 импульсов, выходной формирователь 9 импульсов, первый и второй элементы

ИЛИ 10 и 11, первый и второй элементы И. 12 и 13, третий счетчик импульсов 14, формирователь 15 импульсов, блок 16 управления.

Умножитель частоты работает следующим образом.

Сигнал умножаемой частоты поступает на вход формирователя 1, который преобразует его в прямоугольные импульсы той же частоты. Импульсы с выхода формирователя 1 поступают на первый вход блока 1б управления, который по переднему фронту каждого входного импульса формирует на своих третьем, втором и первом выходах последовательно три коротких импульса управления. Сначала импуль839031

c oM с тр . >,i О !>ьх >ла б/!Ока 16 у!(разде н;! >! и !о!! з водится .! анись кода на выходе вы IHòàII lol"o счетчика 8 в регистр 7. Затем импульсом со второго выхода б>!ока 16 >!Ро>!зводится установка; с: стояние "0" делителя 2 опорной !астоты и запись кода на выходс: первого счс.тчика 3 в запоминающи, рег, стр 4 и вычитающий счетчик 8 по .=го установочному вход>.

После этого импульсом с первого выхо,да б. !ока 16 производится установка

f0 в . :.стояние "0".первого счетчика 3.

На первыи вход счетчика 3 в течение периода умножаемой частоты Iloc тупают импульсы с выхода делителя 2 опорнои частоты. Коэффициент деле- !3 ния делителя 2 К „ выбирается равным коэффициенту умножения умножителя частоты К„„„„ . По окончании периода умножаемои частоты число накопленных в счетчике 3 импульсов пере- 70 писывается в регистр 4, а счетчик 3 вновь заполняется импульсами с выхода делителя 2.

В течение следующего периода умножаемой частоты блок 5 производит непрерывное сравнение числа импульсоВ опорной частоты, записываемых в счетчик 6, и числа, записанного в регистре 4. При равенстве этих чисел блок 5 выдает сигнал, поступающий на вход выходного формирователя 9.

Формирование импульсов «а выходе устройства осуществляется с учетом флуктуации умножаемой частоты, которая в данном случае, например на

35 отдельных участках цикла работы двигател,l, характеризуQTcH определенными знаком и величиной разности между предыдущим и последующим периодами следования импульсов умножаемой 40 частоты.

Для компенсации влияния флуктуации частоты на коэффициент умножения умножителя необходимо определять знак и величину Разности между 45 предыдущим и последующим периодами следования импульсов на входе и соответствующим образом корректировать код длительнасти предыдущего периода. Указанная коррекция осуществляется с помощью вычитающего счетчика 8, на выходе которого формируется код разности между предыдущим и последующим периодами умножаемой частоты.

По окончании очередного. периода код длительности последнего переписывается в счетчик 8 по его установочному входу с выхода счетчика 3, а затем в течение последующего периода на его счетный вход поступают gp импульсы с выхода делителя 2 частоты. В результате, в момент оконча. ния очередного периода умножаемой частоты в счетчике 8 фиксируется код разности между предыдущим и очередным ттериодами. При этом, разность со знаком "+" представляется прямым, а .со знаком "-" — дополнительным кодом. Этот код по сигналу с третьего выхода блока 16 управления переписывается с выхода счетчика 8 в регистр 7, а затем в счетчик

8 по сигналу с второго выхода блока

16 управления переписывается с выхода счетчика 3 код длительности очередного периода.

Кроме того, по сигналу с второго выхода блока 16 управления код длительности очередного периода с выхода счетчика 3 переписывается в,регистр 4. Этим же сигналом, проходящим на выход элемента ИЛИ 10, код с выхода регистра 7 переписывается в счетчик 6 по его установочному входу. В результате предваритель.— ной установки счетчика 6 при заполнении его импульсами опорной частоты происходит соответствующее смещение момента появления сигнала на выходе блока 5 относительно момента его появления при отсутствии флуктуации умножаемои частоты.

Так, при Т . „ Т„.величина лТ„ (где T!, Т„. — предыдущее и текущее значение периода следования импульсов на входе умножителя, а !!.Т;

Т„, — Т „ — разность между предыдущим и текущим значениями периода следования импульсов на входе умножителя) представляется прямым кодом и сигнал на выходе блока 5 сравнения появляетс раньше, а при Т„. „ <Т. величина "" „ представляется дополнительным кодом и сигнал на выходе сравнивающего устроцства появляется позже, чем при T„- „ = Т „ . Сигнал с выхода блока 5 поступает на вход формирователя, который Формирует на своем выходе короткий импульс. Этот импульс, проходя на выход элемента ИЛИ 10, осуществляет перепись кода с выхода регистра 7 в счетчик 6,. осуществляя тем самым установку госледнего перед последующей подачей на его счетный вход импульсов опорной частоты.

Кроме того, импульс с выхода Формирователя 9 проходит через разблокированный в данном случае элемент

И 12 и далее через элемент ИЛИ 11 на выход умножителя. При этом частота следования импульсов на выходе умножителя будет строго в К раз выше частоты на его входе только при условии ьТ. = >! Т +q = ... --- const, т е.

1 1 при постоянном значении флуктуации умножаемой.частоты.

Действительно, при коррекции на периоде Т используется код величины аТ „ „= T„. — Т„, вместо * T„

T — Т .. которая может быть опре-. - делена только по окончании периода Т„;

Таким образом, Ри АТ; .! 4 ьТ„- текущее значение коэффициента умноже839031 ния умножителя отклоняется от номинального, однако это отклонение коэффициента умножения является величиной высшего порядка малости по сравнению с отклонением его, вызванным флуктуацией умножаемой частоты (при отсутствии. описанной коррекции).

Для коррекции коэффициента умножения используется третий счетчик

14, на счетный вход которого поступают импульсы выходной частоты. С началом очередного периода умножаемой частоты счетчик 14 по заднему фронту импульса на выходе формирователя

1 устанавливается в исходное состояние — в счетчик записывается дополнительный код числа, равного коэффициенту умножения умножителя. Затем

t0

15 в течение очередного периода умножаемой частоты в счетчике 14 осуществляется счет импульсов выходной частоты.

При этом в момент поступления на

его вход (выход умножителя) К импульблока 16 управления с выхода формирователя 15 поступает импульс, по переднему фронту которого блок 16 управления сигналом на своем четвертом выходе блокирует элемент И 13.

65 сов на выходе старшего разряда счетчика 14 появляется сигнал перепол-нения, поступающий на вход формирователя 15, который формирует на своем выходе короткий импульс. Импульс с выхода формирователя 15 поступает на второй вход блока 16 управления.

Если текущее значение коэффициента умножения больше номинального, то импульс с выхода формирователя 15 поступает на второй вхдд блока 16 управления раньше импульса с выхода формирователя 1, который поступает на первый вход блока 16 управления.

По переднему фронту импульса на втором .входе блок 16 управления формирует на своем пятом вь>ходе сигнал, блокирующий элемент И 12, в результате чего импульсы с выхода 40 формирователя 9 не проходят на выход умножителя, а по заднему фронту импульса на первом входе блок 16 управления вновь разблокирует элемент 12 и в течение очередного перно- 4 да умножаемой частоты импульсы с выхода формирователя 9 проходят на выход умножителя. Если текущее значение коэффициента умножения меньше номинального, то импульс на первом входе блока 16 управления появляется раньше чем на втором. При этом по переднему фронту импульса на первом входе блок 16 управления формирует на своем четвертом выходе сигнал, разблокирующий элемент И 13,,в результате чего импульсы опорной частоты проходят через элементы И 13 и ИЛИ 11 на выход умножителя.. В момент поступления на выход умножителя К-ro импульса на второй вход Щ

Таким образом, в течение любого периода умножаемой частоты на выходЕ умножителя формируется К импульсов выходной частоты, т.е. обеспечивается постоянство коэффициента умножения умножителя при флуктуации умножаемой частоты.

Формула изобретения умножитель частоты следования импульсов, содержащий делитель опорной частоты, два счетчика импульсов, входной и выходной формирователи импульсов, запоминающий регистр, блок сравнения и блок управления, причем вход устройства соединен с входом входного формирователя импульсов, выход которого подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя опорной частоты, а выход — с первым входом запоминающего регистра, выход. запЬминающего регистра подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход — с входом выходного формирователя импульсов, первый вход второго счетчика импульсов соединен с первым входом делителя опорной частоты, второй выход блока управления соединен с вторыми входами делителя опорной частоты и запоминающего регистра, о,т л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянства значения коэффициента умножения умножителя при флуктуации умножаемой частоты, в него введены вычитающий счетчик импульсов, регистр, два элемента И, два элемента ИЛИ, третий счетчик. импульсов и дополнительный формирователь импульсов, при этом первый вход вычитающего счетчика импульсов соединен с выходом делителя опорной частоты, второй вход — с выходом первого счетчика импульсов, третий вход - с вторым выходом блока управления и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу выходного формирователя импульсов и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а выход первого элемента ИЛИ подключен ко второму. входу второго счетчика импульсов, третий вход которого соединен с выходом регистра, первый вход которого подключен к выходу вычитающего счетчика импульсов, а второй — к третьему выходу блока управления, второй вход второго элемента

ИЛИ. подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с первым входом делителя опорной

839031

Составитель В. Чернышев

Техред Н.Майорош . КорректорВ. Синицкая

Редактор М. Петрова

Заказ 4179/2 Тираж 988 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 частоты, а второи — с четвертым выходом блока управления, выход второго элемента ИЛИ подключен к выходу умножителя и к первому входу третьего счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом входного формирователя импульсов, а выход через дополнительный формирователь импульсов подключен к второму входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 354546, кл. Н 03 К 5/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 357668, кл. Н 03 К 5/01, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9 248003, кл. Н 03 K 5/01, 1961.