Адаптивный цифровой частотомер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву

\ (22) Заявлено 190880 (21) 2976420/18-21

)51) М Кп з

G 01 R 23/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытнй

Опубликовано 3Q0382. Бюллетень № 12 ($3) УДК621 ° 317 (088.8) Дата опубликования описания 300382 (72) Авторы изобретения

О.M. Дерфель и А.A. Сорокин .л. (k

Научно-исследовательский и проектно-ко о куй н дфут автоматизированных систем управления транспортом газа (71) Заявитель (54 ) АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля при работе с датчиками частотного типа.

Известны цифровые частотомеры средних значений, включающие формирователь входных сигналов, схему управления, генератор образцового интервала времени с генератором опорной частоты и счетчик результата (1).

Недостаток этих частотомеров невысокая точность измерения в области низких частот.

Известен частотомер, содержащий три счетчика, регистр, опорный генератор и другие логические элементы, который осуществляет .измерение периода с преобразованием результа та в единицы частоты (2).

Однако известный частотомер обладает ограниченным диапазоном .l измеряемых частот.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в частотомер, содержащий формирователь входного сигнала, соединенный с первым входом блока управления, генератор опорной частоты, соединенный с входом счетчика временных интервалов, счетчик периода и подключенный к его разрядным выхо5 дам через блок вентилей вспомогательный счетчик с анализатором нуля, а также счетчик результата, причем первый выход счетчика временных интервалов подключен к первому входу элемента И счетчика периода, второй вход этого элемента И соединен с управляющим выходом блока управления, второй режимный выход которого подключен к первым входам элементов

И вспомогательного счетчика и счет" чика результата, а вторые входы этих элементов И соединены соответственно с выходом генератора опорной частоты и с выходом анализатора нуля, введены .элементы И, ИЛИ счетчика временных интервалов и счетчика ре-. зультата, а также триггер, единичный вход которого соединен через анализатор нуля с выходом вспомогательного счетчика, .установочные .разрядные

25 входы которого, а также нулевой вход триггера подключены к первому командному выходу схемы управления, единичный выход триггера соединен с вторым входом блока управления, 30 третий вход которого через элемент

917117

ИЛИ подключен к выходам первого и второго элементов И счетчика временных интервалов, причем их первые входы соединены соответственно с первым и вторым режимными выходами блока управления, а их вторые входы соединены соответственно с третьим и вторым выходами счетчика временных интервалов, кроме того, вход счетчика результата через элемент ИЛИ связан с выходами двух элементов И счетчика результата, первый вход последнего .соединен с первым режимным выходом блока управления, а второй его вход подключен к выходу формирователя входных сигналов. )5

На чертеже представлена схема адаптивного цифрового частотомера.

Частотомер содержит формирователь 1 входного сигнала, блок 2 управления, генератор 3 опорной часто- 20 i ты, счетчик 4 временных интервалов, счетчик 5 периода, вспомогательный счетчик б, счетчик 7 результата, блок

8 вентилей, элементы И 9-14, элементы ИЛИ 15-17, анализатор 18 нуля и триггер 19.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При высоких значениях измеряемой частоты устройство работает по прин- 30 ципу частотомера средних значений, т.е. осуществляет подсчет числа входных импульсов за фиксированный интервал времени. При уменьшении частоты до определенного порогового 35 значения устройство переходит на режим измерения па принципу частотомера мгновенных значений, т.е. с помощью генератора опорной частоты измеряют период входного сигнала с последующим вычислением обратной величины, пропорциональной входной частоте. устройство работает следующим образом. 45

По началу цикла измерения, синхронизированному с импульсом входной частоты F поступающим с выхода формирователя 1 на информационный вход блока 2 управления, устройство приводится в исходное состояние, в котором счетчики 4, 5 и 7 устанавливаются в нулевое состояние, сигналом с первого командного выхода блока 2 управления триггер 19 устанавливается в нулевое состояние, а в счетчик 6 вносится уставка, соответствующая пороговому значению входной частоты, ниже которой устройство работает как частотомер мгновенных значений, а вьме - как час- 60 тотомер средних значений.

В общем случае в устройстве предусмотрено два режима работы: Р1 и Р2. По началу цикла измерения на первом режимном выходе блока 2 уп- 65 равления формируется разрешающий потенциал, поступающий на первые входы элементов И 12 и 13 ° Через элементы

И 12, ИЛИ 16 на вход счетчика 7 поступают импульсы измеряемой частоты.

На время первого периода измеряемой частоты .на управляющем выходе блока

2 управления формируется разрешающий потенциал, подаваемый на первый вход элемента И 9, на второй вход которого поступают импульсы с первого выхода счетчика 4. Период следования импульсов равен К . Тс„„где

К вЂ” коэффициент деления на первом вйходе счетчика 4; Т ц — период следования импульсов гейератора 3 опорной частоты. Эти импульсы поступают на вход счетчика 5 и через элемент

ИЛИ 15 на счетный вход счетчика б.

За время измерения первого периода входной частоты при отсчете уставки в счетчике б возможны два случая.

В первом случае измеряемая часто-. та лежит выше границы перестройки, и период следования входных импульсов меньше величины устанки счетчика б, установки в нуль счетчика б не происходит; сигнал с выхода анализатора 18 нуля на единичный вход триггера 19 не поступает, и триггер 19 сохраняет свое нулевое состояние.

Запрещающий потенциал, поступающий с единичного выхода триггера 19 на управляющий вход блока 2 управления, не разрешает переход к режиму Р2, сохраняя разрешающий потенциал на первом режимном выходе до окончания цикла измерения среднего значения частоты. При этом на счетчик 7 поступают импульсы входной частоты с периодом Тх, а результат измерения регистрируется счетчиком 7 за время измерения, которое равно К> Т > где К3 — коэффициент деления йа третьем выходе счетчика 4. Окончание цикла измерения происходит при поступлении сигнала с третьего выхода счетчика 4 через элементы И 13, ИЛИ 17 на второй вход блока 2 управления.

В счетчике 7 подсчитывается число к т (1)

) ТК

Во втором случае измеряемая частота лежит ниже границы перестройки и период следования входных импульсов меньше величины уставки счетчика

6, происходит установка в нуль счетчи- . ка 6 и сигнал с выхода анализатора

18 нуля устанавливает триггер 19 в

Единичное состояние. При наличии разрешающего потенциала с единичного выхода триггера 19 на управляющем входе блока 2 управления в момент поступления очередного импульса входной частоты с выхода формирователя 1 иа информационный вход блока 2 уп917117 (2) кк. т и.

"Х П.т,ч

Учитывая (2), получаем и кк. кк тджх (3) х т„

Выражения (1) и (3) представляют собой результаты измерения, величина которых пропорциональна измеряемой входной частоте.

Для сохранения выбранной размерности и исключения искажений резулы тата при перестройке работы устройства необходимо, чтобы при равных. значениях Тх были равные значения.

65 равления происходит переход устройства к режиму Р2. Разрешающий потенциал переключается с первого режимного выхода блока 2 управления на второй режимный выход, формируя разрешение на первых входах элементов

И 10, 11 и 14. К моменту начала режима Р2 в счетчике 5 фиксируется число П, пропорциональное периоду измеряемой частоты Т, п = — тк— 10

К4 Тсч, Перед реализацией режима Р2 счетчики 4 и 7 устанавливаются в нулевое состояние, а число П из счетчика 5 по сигналу с второго командного выхода блока 2 управления через блок 8 вентилей переписывается в счетчик б.

При снятии разрешающего потенциала на управляющем выходе блока 2 управления частота через элемент H 9 прек- -О ращает поступать на счетчики 5 и б, и счетчик 5 в процессе всего режима

Р2 сохраняет свое состояние.

В режиме Р2 реализуется подсчет счетчиком 7 числа импульсов, период следования которых пропорционален измеренной в режиме Рl величине П за время вычисления, формируемое счетчиком 4, которое равно К.2- Тс, где К вЂ” коэффициент деления с второго выхода счетчика 4. Поступающие на вычитающий вход счетчика 6 через элементы И 10, ИЛИ 15 импульсы с выхода генератора 3 опорной частоты с периодом Т ц отсчитывают интервалы времени, равные П.Тсц . Каждый раз 35 при обнулении счетчика б сигнал с выхода анализатора 18 нуля регистрируется счетчиком 7 через элементы

И 11, ИЛИ 16, а также осуществляет перепись величины П из счетчика 5 в счетчик б, поступая на командный вход блока 8 вентилей. Этот процесс повторяется до поступления с второго выхода счетчика 4 через элементы

И 14, ИЛИ 17 сигнала об окончании режима Р2. При этом снимается разрешающий потенциал второго режимного выхода блока 2 управления, и процесс измерения повторяется. Подсчитанное в счетчике 7 результата число равно

N . Как следует из выражений (1) и (3), это возможно при условии К =

= К Кх т-е- при схемной реализации должно выполняться указанное соотношение между коэффициентами деления с первого, второго и третьего выходов счетчика 4.

Таким образом, предлагаемое устройство изменяет алгоритм измерения и работает или как частотомер мгновенных значений, или как частотомер средних значений.

Формула изобретения

Адаптивный цифровой частотомер, содержащий формирователь входного сигнала, соединенный с первым входом блока управления, генератор опорной частоты, соединенный с входом счетчика временных интервалов, счетчик периода и подключенный к его разрядным выходам через блок вентилей вспомогательный счетчик с анализатором нуля, а также счетчик результата, причем первый выход счетчика временных интервалов подключен к первому входу элемента И счетчика периода, второй вход этого элемента

И соединен с управляющим выходом блока управления, второй режимный выход которого подключен к первым входам элементов И вспомогательного счетчика и счетчика результата, а вторые-входы этих элементов И соединены соответственно с выходом reнератора опорной частоты и с выходом анализатора нуля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазонов измерения, в него введены элементы И, ИЛИ счетчика временных интервалов и счетчика результата, а также триггер, единичный вход которого соединен через анализатор нуля с выходом вспомогательного счетчика, установочные разрядные входы которого, а также нулевой вход триггера подключены к первому командному выходу блока управления, единичный выход триггера соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого через элемент ИЛИ подключен к выходам первого и второго элементов И счетчика временных интервалов, причем их первые входы соединены соответственно с первым и вторым режимными выходами блока управления, а их вторые входы соединены соответственно с третьим и вторым выходами счетчика временных интервалов, кроме того, вход счетчика результата через элемент ИЛИ соединен с выходами двух элементов И счетчи- . ка результата, первый вход последнего соединен с первым режимным выходом блока управления, а второй его

917117

Составитель В. Новоселов

Редактор A. Лежнина Техред М. Рейвес КорректорН. Швыдкая

Заказ 1881/65 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Филиал. ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вход подключен к выходу формирователя входных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское

9 351316, кл. Н

2. Авторское

М 359604, кл . G свидетельство СССР

03 К 13/20,15.01.71. свидетельство СССР

0l R 23/10,18.07.69.