Измерительный преобразователь частота-напряжение

 

Союз Советск их

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()))892327 (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22)Заявлено04.04.80 (21) 2903674/18-21 с присоединение)и заявки М— (23) Приоритет— (51)М. Кл..

G 01 R 19/26

Говудврстаены11 квинтет

СССР . в делаи изабретенн11 и втнрмткв

Опубликовано 23 ° 12 ° 81. Бюллетень йв 47 (БЗ) УДК 621 ° 317. (088. 8) Дата опубликования описания 23.12.Ф1

А.Б.Бурдаков, В.С.Ицкович и И.П.Орлов, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЧАСТОТА — НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в измерительных устройствах, предназначенных для преобразования частоты электрических сигналов в напряжение постоянного тока.

Известны преобразователи частотанапряжение, содержащие формирователь длительности осредняемых импульсов, состоящий из кварцевого генератора, счетчика заданного числа импульсов, схемы совпадения, триггера, и линейное осредняющее устройство (lj .

К недостаткам известных устройстВ относится недостаточная точность преобразования, связанная с ограничениями точности сигнала, передаваемого постоянным напряжением, а именно, потери на проводах, помехи и ограниченная разрешающая способность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измерительный преобразователь частотанапряжение, содержащий формирователь длительности осредненных импульсов, состоящий иэ кварцевого генера" тора, элемента И, счетчика заданного числа импульсов и триггера, блок линейного осреднения, дополнительный

S счетчик импульсов, регистр памяти, логический элемент сравнения кодов и выходной триггер ?21.

Недостатком этого преобразователя является низкая точность при преобра1О зовании низких частот, так как постоянная времени блока линейного осреднения должна быть сделана достаточно большой, что приводит к увеличению

15 динамической погрешности.

На практике во многих случаях,как например,,при измерении скорости вращения авиационных двигателей, приходится измерять частоту синусоидального сигнала. При синусоидальной форме входного сигнала динамическая погрешность может быть сниженр за счет удвоения входной частоты с помощью формирователя импульсов при

2327 з 89 пi,;:.: д..;.. i. l) соидь чср: з fl,";i|ü il последующего устранения погрешности, связанной с неодинаковостью двух полупериодов синусоиды, Цель изобретения — увеличение точности при преобразовании синусоидального входного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь частота-напряжение, содержащий последовательно соединенные генератор, элемент И и первый счетчик импульсов, первый триггер, выход которого соединен со вторым входом элемента И, и вторым входом первого счетчика, последовательно соединенные второй счетчик импульсов, регистр памяти и логический элемент сравнения кодов при этом выход первого счетчика соединен с первым входом первого триггера, счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора, а выход этого счетчика соединен со вторым входом логического элемента сравнения кодов, выход которого подключен к первому входу второго триггера, введены дополнительно два формирователя, триггер и элемент И,причем вход первого формирователя является входом преобразователя, вход второго формирователя соединен с выходом первого триггера, выход второго формирователя соединен с первым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, а выход первого формирователя соединен со

BTopblM входом второго счетчика вторым входом второго основного триггера, вторым входом дополнительного триггера и вторым входом дополнительного элемента И.

Таким образом, введение первого формирователя импульсов при переходе синусоиды через ноль, связанного со входом преобразователя, позволяет получить на его выходе удвоенную входную частоту, тем самым уменьшив постоянную времени блока линейного осреднения, а, следовательно, и динамическую погрешность преобразователя, а осреднение неравномерности полу" периодов синусоиды не приводит к появлению погpelllHocTvl и снижению точности преобразования.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя

1О

2О

25 зо

55 частота — напряжение, на фиг.2 осциллограммы напряжений на выходах

I блоков преобразователя.

Устройство содержит кварцевый генератор 1, элемент 2 И, счетчик 3 заданного числа импульсов, первый триггер 4, блок 5 линейного осреднения, счетчик 6 импульсов, регистр 7 памяти, логический элемент 8 сравнения кодов, второй триггер 9, формирователи 10 и 11 импульсов, триггер

12 и дополнительный элемент 13 И.

На входе преобразователя включен формирователь 10 импульсов при переходе синусоиды через ноль. К выходу триггера 4 подключен второй формирователь 11 импульсов при положительном перепаде напряжения, а выход формирователя 11 соединен с первым входом дополнительного триггера 12, второй вход которого подключен к выходу формирователя 10, а выход связан с первым входом дополнительного элемента 13 И, второй вход которого также подключен к выходу формирователя 10, а выход дополнительного элемента 13

И =îåäèíåí со вторым входом первого триггера 4.

На фиг.2 обозначены входной синусаидальный сигнал 14 на входе формирователя импульсов 10, выходные импульсы 15 на выходе формирователя импульсов 10, выходные импульсы 16 триггера 12, выходные импульсы 17 элемента И 13, выходные импульсы 18 триггера 4, выходные импульсы 19 формирователя 11.

Измерительный преобразователь частота - напряжение работает следующим образам.

При поступлении на вход преобразователя синусоидального сигнала 14 фиг.2) частотой К, формирователь

10 импульсов формирует короткие импульсы 15 при переходе через ноль частотой 2f. Первый импульс из импульсов 15 устанавливает второй триггер 9 в единицу, а счетчик 6 импульсов - в ноль. Импульсы 15, совпадающие с уровнем единицы на выходе триггера 12, вызывают импульсы 17 на выходе элемента 13 И, который поступает на вход триггера 4 и устанавливает на его выходе напряжение 18. При этом элемент И начинает пропускать импульсы кварцевого генератора 1 на счетчик

3 заданного числа импульсов, который вырабатывает по истечении времени 7 выходной импульс. Длительность Т боль5 89 ше периода измеряемой частоты. В конце этого отрезка времени измеряется отрезок времени ti 1, равный i - m.Ò, где Т вЂ” период импульсов 15, à mколичество целых периодов, укладывающихся в интервале времени

Выходной импульс счетчика 3 устанавливает триггер 4 в ноль и заносит в регистр 7 памяти код со счетчика 6.

С момента установления триггера 4 в ноль прекращается поступление сигналов с элемента 2 И на счетчик 3 и счетчик 3 обнуляется. В регистре 7, таким образом, хранится код, соответствующий времени 1 .Счетчик 6 с приходом каждого импульса 15 начинает счет импульсов кварцевого генератора

1 с нуля. Когда код в счетчике 6 совпадает с кодом регистра 7 памяти, логический элемент 8 сравнения кодов обнуляет выходной триггер 9. С триггера 9 на блок 5 линейного осреднения поступают импульсы с частотой

2f и длительностью C< . Блок 5 линей ного осреднения вырабатывает напряжение

U=Š—,=Ь вЂ” =Е ф2&m) Ч1 р-m44T

T Т где Е - амплитуда осредняемых имйульсов, Из формулы видно, что при изменении частоты в узком диапазоне от

m+1 — до, выходное напряжение измеЬ няется от О до Е.

При установлении уровня единицы напряжение 18 на выходе триггера 4 формирователь 11 импульсов вырабатывает импульсы 19, устанавливающие триггер 12 в единицу, и тем самым нейтрализуют действие первого счетного импульса с формирователя 11.

Благодаря этому каждый следующий импульс 18 длительностью С на выходе триггера 4 начинается через нечетное количество периодов импульсов 15 формирователя 10.

В результате неодинаковость двух полупериодов синусоиды, возникающая за счет ее искажения, приводит к поочередному отклонению измеряемой величины Ф1 в большую и в меньшую сторону от номинала. Эти отклонения осредняются в блоке линейного осреднения 5 и не приводят к появлению

2327 6

Формула изобретения

1о

l5

?o

?S зо

45 погрешности преобразования, а за счет удвоения входной частоты формирователем импульсов 10 постоянная времени блока линейного осреднения 5 может быть сделана вдвое меньше и таким образом, уменьшена динамическая погрешность преобразователя.

Измерительный преобразователь частота — напряжение, содержащий последовательно соединенные генератор, элемент И и первый счетчик импульсов, первый триггер, выход которого соеди- нен со вторым входом элемента И, и вторым входом первого счетчика, последовательно соединенные второй счетчик импульсов, регистр памяти и логический элемент сравнения кодов, при этом выход первого счетчика соединен с первым входом первого триггера, счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора, а выход этого счетчика соединен со вторым входом логического элемента сравнения кодов, выход которого подключен к первому входу второго триггера, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности преобразования, в него дополнительно введены два формирователя, триггер и элемент

И, причем вход первого формирователя является входом преобразователя, вход второго формирователя соединен с выходом первого триггера, выход второго формирователя соединен с первым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, а выход первого формирователя соединен со вторым входом второго счетчика, вторым входом второго основного триггера, вторым входом дополнительного триггера и вторым входом дополнительного элемента И.

Источники информации принятые во внимание при.экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 398876, кл.G 01 R 19/26, 1973

2. Авторское свидетельство СССР

М 549750, кл.G 01 R 19/26, 1977 (прототип).

892327

Составитель S.Ìóëÿð

P едактор Н.Пушненкова Техред Л. Пекарь Корректор Г.Огар

Заказ 11243/66 Тираж 735 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