Цифровой частотомер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i)) 978063

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2110.77 (21) 2535584/18-21

Р )М К з

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

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) УДК621. 317. .761(088.8) Опубликовано 30.11 82 Бюллетень йо 44

Дата опубликования описания 30,11.82 (72) Авторы изобретения

Г.Н.Лавров и tO.B.ÌoðoýoâЛьвовский ордена Ленина политехнический инстиМ" т-Ленинского комсомола .1 (71) Заявитель (541 цифРовой члстотомеР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для измерения частоты и сдвига фазы тока промышленной частоты.

Контролирование частоты, а также сдвига фазы тока промышленной частоты — важная задача энергетики. По частоте можно судить о работе энер.госистемы в целом, а сдвиг фазы тока . промышленной частоты даст возможность судить о.соотношении активной и реактивной мощностей.

) Требования к приборам, измеряющим частоту и сдвиг фаз тока промышлен- ной частоты — высокое быстродействие (время измерений не превышает 2-х периодов колебаний сетевой частоты ) погрешность измерений Ф(0,1% и диапазон измеряемых частот 50 + 20 Гц.

Известен частотомер, предназначенный для измерения сетевой частоты и выпускаемый серийно (11.

Недостаток известного устройства — низкая точность измерений при отклонении измеряемой частоты больше чем на 1 Гц, а также невозможность измерения сдвига фаз тем же устройCTBOM.

Наиболее близким к предлагаемому является частотомер, содержащий счетчик периода, блок импульсно-потенциальных элементов, счетчик результата, элементы ИЛИ, управляемый делитель, ключи, делитель, триггеры управления, генератор тактовой частоты, генератор образцовой частоты, схему задержки, двоичный умножитель.

Работа устройства основана на способе цифрового измерения инфранизких частот, заключающемся в измерении периода входного сигнала с последующим преобразованием количества импульсов) пропорциональных перио.ду, в количестве импульсов, пропорциональных частоте,и производится в два этапа (2).

Недостатком этого устройства является сложность преобразования и большое количество оборудования, требуемое для этого. Кроме того, устройство не может измерять сдвиг фазы тока промышленной частоты.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства и повы)аение надежности за счет уменьшения количества оборудования

978063

{ под расширением функциональных возможностей подразумевается возможность измерения сдвига фазы тока промышленной частоты.).

Поставленная цель достигается тем, что в частотомер, содержаажй генератор образцовой частоты, счетчик результата, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика периода, блок импульс- 1О но-потенциальных элементов, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ, второй ключ и счетчик результата, введены реверсивный счетчик, блок управления и регистр, при- )5 чем выход генератора образцовой частоты подключен к первому входу второго ключа, выход которого соединен со счетным входом счетчика результата, выход элемента ИЛИ соединен .со счетным входом, реверсивного счетчика, выход которого подключен к ВТорому входу второго ключа, выходы счетчика периода через регистр соединены с потенциальными входами блока импульсно-потенциальных элементов, к управляющему входу реверсивного счетчика подключен первый выход блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входами ключей и регистра. !

На чертеже представлена блок-схема цифрового частотомера. цифровой частотомер содержит счетчик 1 результата, блок 2 импульсно- 35 потенциальных элементов, счетчик 3 периода, регистр 4, элемент ИЛИ 5,ключи б и 7, генератор 8 образцовой . частоты, реверсивный счетчик 9, блок 10, управления, двоичный умно- 4О житель 11.

° I

Выход генератора 8 образцовой частоты соединен с входами ключей б и 7. Выход ключа 6 соединен со счетным входом счетчика 1 результата, вы-45 ход счетчика соединен с импульсными входами блока 2 импульсно-потенциальных элементов, выход ключа 7 соединен со счетным входом счетчика 3 периода. Выход счетчика 3 периода соединен с регистром 4, выходы которого соединены с потенциальными входами блока импульсно-потенциальных элементов 2. Выходы импульсно-потенциальных элементов 2 объединены оком ИЛИ 5, выход которого соедин со счетным входом реверсивного счетчика 9. Выход реверсивного счетчика 9 соединен с управляющим входом ключа б. Выход блока 10 управления соединен с управляющим входом реверсивного счетчика 9, а второй выход соединен с управляющими входами ключей б и 7 и регистра 4. На один из входов ключа 7 поступает сигнал Т, пропорциональный периоду 65 измеряемой частоты, а на другой вход ключа б поступает сигнал х, пропорциональный сдвигу фаз тока промышленной частоты.

Работа устройства основана на способе цифрового измерения частоты, промышленной сети, заключающемся в измерении периода входного сигнала с последующим преобразованием числа пропорционального периоду входного сигнала, в число, пропорциональное измеряемой частоте.

Измерение частоты осуществляют эа два периода.

В первом периоде блок 10 управления вырабатывает импульсы на реверсивный счетчик 9, устанавливающий в счетчике коэффициент пропорциональности и устанавливающий счетчик в режим вычитания, а также импульс, открывающий ключ 7 и закрывающий ключ 6. В счетчике 3 периода формируется число, пропорциональное периоду измеряемой частоты.

Во втором периоде работы осуществляется преобразование числа, пропорционального периоду измеряемой частоты в число, пропорциональное измеряемой частоте. Преобразование осуществляется методом умножения числа, пропорционального периоду измеряемой частоты, на количество импульсов от кварцевого генератора, за время, в течение которого произведение сравнивается с константой, записанной в реверсивном счетчике 9.

Блок 10 управления во втором периоде вырабатывает импульс, обеспечивающий перенос в регистр 4 состояния счетчика 3 периода, а также открывает ключ б ° Происходит перемножение количества импульсов, поступающих в счетчик 1 от генератора 8 образцовой частоты с числом, пропорциональным периоду измеряемой частоты,и вычитание перемноженного количества импульсов нз реверсивного счетчика 9.Переменожение производится до тех пор, пока состояние реверсивного счетчика 9 не станет равным "0".

При этом реверсивный счетчик 9 формирует импульс, закрывающий ключ б, а количество импульсов, подсчитанное в счетчике 1 частоты, становится прямо пропорционально измеряемой частоте.

В режиме измерения сдвига тока промышленной частоты блок управления 10 вырабатывает сигнал, который устанавливает в регистре 4 коэффициент пропорциональности С, открывается ключ б, и в счетчик результата

1 поступает количество импульсов кг где и - временнси сдвиг @ев, Е„ — частота генератора образцовой

978063 частоты,н - разрядность счетчика 1 частоты.

Реверсивный счетчик 9 устанавливается B режим сложения и в него поступает количество импульсов М„ т.. f êt. 5

С- — "- »с- . 8 то ве время «люч 7 открыт и . счетчик 3 периода подсчитывает количество импульсов Т„ где Тх — период тока промышленной частоты.

Во втором периоде работы устройство 10 управления формирует импульс, который переносит состояние счетчика 3 периода в регистр 4, переводит реверсивный счетчик 9 в режим вычита- 15 ния и открывает ключ 6, через который начинают проходить импульсы генератора 8 образцовой частоты.

В реверсивный счетчик 9 поступает количество импульсов . N =f -f ! Й 20

2 М кг У где N - количество импульсов, поступивших в счетчик 1 результата.

Когда ревероивный счетчик 9 установится в нулевое состояние, вы- 25 рабатывается импульс, закрывающий клюя б, и поступление импульсов в счетчик 1 результата прекращается.

При этом выполняется равенство

Я вв N 30 к, = Съ|

Т ,где 9 - сдвиг фаз тока промышленной частоты, выраженный в градусах. 35

Таким образом, в счетчике 1 частоты формируется количество импульсов, пропорциональное сдвигу фаз -тока пров%каленной частоты.

Цифровой частотомер выгодно от- . 4 личается от прототипа тем, что по схеме измерения частоты он может измерять сдвиг фаз тока проьыаленной частоты, т.е. работать как фазометр; В устройстве упрощен про- 45 цесс преобразования частоты в код, 1 за счет чего значительно упрощается схема. Кроме того, не нужны такие сложные узлы как управляемый делитель; генератор тактовой частоты, схема задержки н ряд других.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий генератор образцовой частоты, счетчик результата, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика периода, блок импульсно-потенциальных элементов, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ, второй ключ и счетчик результата, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повыаения надежности, в него введены реверсивный счетчик, блок управления и регистр, причем выход генератора образцовой частоты подключен к первому входу второго ключа, выход которого соединен со счетным входом счетчика результата, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к второму входу второго ключа, выходы счетчика периода через регистр соединены с потенциальными входами блока импульсно-потенциальных элементов, к управляющему входу реверсивного счетчика подключен первый выход блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входамк- ключей и регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Техническое описание частотомера Ф 205.

2. Шахов Э.К. Метод цифрового измерения инфранизких частот.-"Автометрия"., 1966, Р 2, с. 53-60.

978063

Составитель Л.Плетнева

Редактор Н. Стащишина Техред H. Надь Корректор И.Ватрушкина

Заказ 9208/60 Тираж 717 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