Устройство для цифрового измерения отклонения частоты импульсов от заданного значения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>868616 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 01. 80 (21) 2864279/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 300981. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 30.0981 (51)М. КЛ.З

С 01 и 23/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 317.7 (088.8) (72) Автор изобретения

Л.Н.Загальский

Ленинградское проектно-экспериментальн е отделение ВНИИПроектэлектромонтаж (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ОТКЛОНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ OT

ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к цифровым методам измерения и регулирования частоты следования импульсов.

Известны устройства для цифрового измерения частоты импульсов или отклонения частоты от заданного значения, в которых осуществляется подсчет числа импульсов высокой частоты эа определенное число периодов измеряемой частоты, содержащие преобра-. зователи, генераторы, арифметические г блоки и триггеры 13.

Недостаток известных устройств ограниченный диапазон измеряемой частоты. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, управляемый делитель частоты, основной 20 вычитающий счетчик, вычитающий регистр и формирователь импульсов Г21 .

Недостаток известного устройства— ограниченный диапазон измерения частоты.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемой частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для цифрового измерения отклонения частоты импульсов 30 от заданного значения, содержащее последовательно соединенные .генератор импульсов, управляемый делитель частоты, основной вычитающий счетчик и выходной регистр, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, введены последовательно соединенные преобразователь кода, дополнительный вычитающий счетчик и дешифратор, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, выход последнего соединен с вторым входом дополнительного вычитающего счетчика и с вторым входом основного вычитающего счетчика, третий вход которого .подключен к второму выходу преобразователя кода, при этом второй вход управляемого делителя частоты и вход преобразоваТеля кода подключены к многоразрядной шине параллельного ввода цифрового кода заданной частоты.

На Фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 возможный вариант схемной реализации комбинационного преобразователя кода и схема подключения его к входам основного и дополнительного вычитающих счетчиков.

868616

Устройство содержит генератор 1 . импульсов стабильной частоты, управляемый делитель 2 частоты, многоразрядную шину 3 параллельного ввода цифрового кода, комбинационный преобразователь 4 кода, представляющий собой комбинационный сумматор, вычитающий счетчик 5, вычитающий счетчик

6, дешифратор 7 нуля, выполненный в виде многовходовой схемы ИЛИ-НЕ, вы; ходной регистр 8 и формирователь 9 импульсов. Первый выход формирователя 9 подключен к управляющему входу регистра 8, а второй выход — к управляющим входам счетчиков 5 и б.

В качестве примера реализации преобразователя 4 кода на фиг.2 показан комбинационный сумматор, и выход которого определеннным образом, поясняемым ниже, подключены к шине 3 и счетчикам 5 и б.

Устройство работает следующим образом.

По многоразрядной шине 3 на вход управляемого делителя 2 частоты и преобразователя 4 кода подается код числа и, пропорционального заданной частоте f . Частота импульсов на выходе управляемого делителя 2 частоты пропорциональна числу Nq, а следовательно заданной частоте

fB Ь (1).

Иа выходах преобразователя кода формируются коды чисел К и АК, причем число К представляет собой округленное в большую сторону частное от деления и иа А

К =. — „" )+ 1, () где †„ - целая часть дробного чисГИЗл

И ла—

Д

ЧислО К ВВОдится В ДОпОлнительный счетчик 6, а число AK - в основной счетчик 5.

Схемная реализация преобразователя кода осуществляется весьма просто, если выбрать число A равным

CI

А = 2 где а " целое число.

На фиг.2 приведен пример осуществления преобразователя кода при выбранном числе А = 32, Для представления числа и принят десятиразрядный двоичный код. Двоичный код числа К формируется в соответствии с формулой (2) комбинационным сумматором, на вхоф 10 (А) которого по многоразрядной шйне 3 поступают пять старших разрядов числа N, а на вход 11 (В) код числа 1.

Число К поступает на вход дополнительного счетчика 6 непосредственно, а на вход основного счетчика 5 со сдвигом влево на пять разрядов, что эквивалентно умножению его на, А = 32.

На вычитающий вход основного счетчика 5 поступают импульсы с частотой от управляемого делителя частоты, а на вход дополнительного счетчика б — импульсы измеряемой частоты

Цикл измерения начинается в момент появления импульса на втором выходе формирователя 9, который осуществляет ввод в счетчик 5 числа АК, а в счетчик б - числа К. В течение цикла измерения содержимое счетчиков

5 и 6 уменьшается с частотой ГЭ и соответственно. Когда содержимое счетчика б становится равным нулю срабатывает дешифратор 7 нуля и формирователь 9. Импульс на первом выходе формирователя 9 производит перепись содержимого первого счетчика 5 в регистр 8, импульс на втором выходе вновь вводит числа AK и К в счетики 5 и б, т.е. инициирует новый цикл

2О измерения.

Длительность цикла измерения равна

К

ИЪМ (3).

Результат измерения выражается

25 (число, записанное в регистре 8) виэм.- ® = (", - — = в — — ® Я )= — - — (х-М1 ()

А Иъ дК

Иэ s И Д где С-коэффициент пропорциональности между Мэ и

Иэ уравнения (2) следует, что

АК йЭ . Если отклонение измеряемой частоты от заданной мало, т.е.

Г, то имеет место приближенное равенство йр ц= с l t„- f 1 (5).

4О

Из формул (4) и (5) следует, что

Выходное число И„ пропорционально разности измеряемой и заданной частоты. Хотя коэффициент пропорциональности непостоянен, но его вариации тем меньше, чем больше число К и чем меньше рассогласование измеряемой и заданной частоты. В частности устройство фиксирует без погрешности ра90 венство Е и fII (при этом выходное BcJIo NMSH= 0)

Из описания следует, что при изменении измеряемой частоты в широком диапазоне длительность цикла измерения меняется незначительно, так как

55 с ростом заданной частоты пропорционально возрастает число К периодов измеряемой частоты. Отсюда вытекает, что установленное быстродействие устройства сохраняется неизменным в широких пределах.

При практической реализации на серийных интегральных микросхемах можно достичь достаточно высокого быстродействия (длительность цикла измерения составляет 1-2 мс) в рабо868616 чем диапазоне изменения частоты 1:100 и больше.

Свойства предлагаемого устройства особенно полезны при использовании его в автоматической системе регулирования частоты, в частности в системе регулирования частоты вращения электродвигателя, снабженного датчиком импульсов.

Устройство может быть также использовано в качестве быстродействую щего цифрового датчика малых отклонений крутильных колебаний валов и других элементов механических передач, а также в качестве быстродействующего цифрового датчика малых отклонений скорости от среднего зна- 15 чения, например при крутильных колебаниях валов и других элементов механических передач.

Технико-экономическая эффективность устройства определяется тем, Щ что его использование позволит широко применить методы цифрового регулирования и регистрации быстропротекающих процессов, где до настоящего временИ применялись менее эффективные 5 устройства,-главным образом из-за отсутствиячувствительных, надежных и быстродействующих цифровых датчиков.

В частности, применение предлагаемого устройства в системе регулирования30 электродвигателя постоянного тока позволит отказаться от тахогенератора и создать полностью цифровую систему, превосходящую по точности, надежности, быстродействию, удобству эксплуатации современные известные систеваа регулирования. формула изобретения

Устройство для цифрового измерения отклонения частоты импульсов от заданного значения, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, управляемый делитель частоты, основной вычитающий счетчик и выходной регистр, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемой частоты, в него введены последовательно соединенные преобразователь кода, дополнительный вычитакщий счетчик и дешифратор, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, выход последнего соединен с вторьаю входом дополнительного вычитающего счетчика и с вторым входом основного вычитающего счетчика, третий .вход которого подкючен к второму выходу преобразователя кода, при этом второй вход управляемого делителя частоты и вход преобразователя кода подключены к многоразрядной шине параплельного ввода цифрового кода заданной частоты Ф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1 ° Авторское свидетельство СССР

Ф 329479, кл. 601< 23/10,. 1972.

2. Programmed Industriа1 Motor

Control 0S-8, 45ЕА (швеция), Ф AK-130-101Е, с.4, рис.1 (прототип).

868616

Составитель Л.Воронина

Редактор С.Юско Техред Л,Пекарь Корректор М.Пожо

Закав 8316/64 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССP по дулам изобретений и открытий

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

Филиал ПЦП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4