Способ определения частоты переменного напряжения и устройство для его осуществления

.и ОПИСАНИ А ВТОРСКОМУ РЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ ический инститчт Я. Приеди ьство СССР /20, 1980.тво СССР 3/00, 1985. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, является дополнительным изобретением к авт. св.1185260 и может быть использовано для измерения частоты гармонического сигнала, Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых частот. Сущность предложенно 51) 4 б 01 К 23/00, Н 01 Н 47 2 го способа состоит в том, что изменение эталонного промежутка времени осуществляется в зависимости от длительности полу- периода контролируемого напряжения, Это позволяет сохранить однозначную функциональную связь между частотой и мгновенными значениями контролируемого напряжения при любой частоте. Устройство, реализующее способ, содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 - 4 памяти, генератор 5 импульсов, блоки 6 и 7 задержки, сумматор 8, делитель 9, цифроаналоговый преобразователь 10, функциональный преобразователь 11. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены формирователь 12 импульсов, генератор 13 тактовых импульсов, элемент ИЛИ - НЕ 14, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик 18, регистр 9 памяти и Ж блок 20 задержки. Устройство автоматиче- Щ ски выбирает эталонные промежутки вре-ф мени, что позволяет произвести измерение С в широком диапазоне частот и повысить с точность. 2 с и. ф лы, 2 ил.- 3 сс 05 2)ТЛ 2 иСущность способа состоит в том, что изменение эталонного промежутка времени Л, осуществляемое в зависимости от длительности полупериола контролируемого напряжения, позволяет сохранить однозначную функциональную связь между частотой и мгновенными значениями контролируемого напряжения при любой частоте. Формулу лля опрелелеция частоты можно переписать в виде сог 2 л)Л= + - . - и, 22)д 30 При постоянном Л лля обеспечения однозначной связи междуи цт необходимо соблюдать условия 2)ТЛ (мкк -1 к) ( л и 352)ТЛмккс= г 1 т, (3)гле и=- 1,2,кккс, ккк - МЯКСИМЯЛЬНЯЯ И МИНИМЯЛЬНЯЯчастоты диапазона однозначного измерения . 40При изменении Л пропорционально полупериоду контролируемого напряжения условия (3) выполняются при любой частоте.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные лиаграммы, поясняющие его работу в случае 45использования главного значения функцииагссоэ на интервале от л ло 2 л.Устройство содержит аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 1, первый 2, второй3 и третий 4 регистры памяти, генератор 5импульсов, первый 6 и второй 7 блоки задержки, сумматор 8, лелитель 9, цифроаналоговый преобразователь 10, функциональный преобразователь 11, формирователь 12импульсов, генератор 13 тактовых импульсов,элемент ИЛИ - НЕ 14, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик8,четвертый регистр 19 памяти и третий блок20 задержки. И:О 1)ре 1 Н 1 кг 1)с)г 1 5 к электронзмери- ТСГ 1 ЬНОП ТЕХНИКЕ 1 М)ЖСТ )Ы)Ь Испо.1 ЬЗОЕс)цо ,1,)я измГрси 51 1)с 1) гь 1 ар ыонич(.ск 01 О сц- Ц с),1 .1(ель изобретения расширение лиапззона измеряемых частот. 5Соглзсцо предлагаемому способу предварительно фик 1 ируют ллительцость полупериолз контролируемого напряжения, а ллигельцость эталонных промежутков времени выбирают пропорциональной длительноеи полупериола контролируемого напряжения, затем производят измерение мгновенных значений контролируемого напряжения, фиксируют три из них и 1, иь и), слслующих через эталонные промежутки времени Л, а частотуопределяют по 15 формуле 2Выхол АЦ 1 1 соединен с 11 Н)Г)рх 1 аци)нцьм входом ре:истра 2 памяти, ицформацион- Н ЫЙ ВХОЛ рЕГИСТра 3 П 3 М 51 ТИ ПОЛКЛК)ч)Ггц К Быхолъ реНстрс) 2 цз)151 и, а вьхол - к иц. формационному входу регистра 4 памяти, выхол генератора 5 импульсов полклкиен к управляюцему вхолу АЦП 1, к управляюцему вхолу ре)истра 4 памяти, к входу ре. гистра 16 слвигя и к вхолу блока 6 задержки, выход которого соединен с управляющим вхолом регистра 3 памяти и с вхолох блока 7 задержки. Выхол блока 7 задержки соединен с управляющим вхг)лом регистра 2 памяти, вхолы сумматора 8 полключены к выходам регистров 2 и 4 памяти, а выхолк первому вхолу лелителя 9, второй вход которого полключен к выходу регистра 3 памяти. Вьхол лелителя 9 соединен с вхолом цифроацялогового преобразователя 1 О, выход которого подключен к входу функционального преобразователя 1, первый и второй выхолы регистра 16 слвига соединены с входами элемента ИЛИ - НЕ 14, в 1,хол которого подключен к первому входу элемента И 15 и к входу сброса счетчика 8, третий выхол регистра 16 слвига соединен с информационным вхолом триггера 17 и с вхолом запрета цифроаналогового преобразователя 10. Вхол формирователя 12 импульсов подключен к входу АЦП 1, а выхол -- к второму вхолу элемента И 15 и к тактовому входу триггера 17, выход которого соединен с третьим входом элемента И 15. Выход эгемецта И 15 полключен к входу разрешения счета счетчика 18 и к входу управления генератора 5 импульсов и через блок 20 задержки - к входу управления регистра 19 памяти. Выход с:етчика 18 соединен с информационным вхолом регистра9 памяти, выход которого полключец к информационному входу генератора 5 импульсов, а генератор 13 тактовых импульсов полключен к тактовому входу счетчика 18, выход которого является вторым выхолом устройства.Устройство работает следуюцим образом.Началу цикла измерения соответствует присутствие 1 ца третьем выходе регистра 16 сдвига и нулевое состояние счетчика 18. Тогда ца первом вхолс элемента И 15 имеется 1, а ца втором и третьем входахО. Контролируемое напряжение подается на вход АЦП 1 и формирователя 12 импульсов. Последний вырабатывает прямоугольные импульсы при положительных полуволнах входного напряжения. Фронтом импульса 1.) (момент времени 1;) 1, присутствующая на информационном входе триггера 17, передается на его выхол и на всех трех входах элемента И 5 имеется 1, з счетчику 18 разрешается счет импульсов, поступакнцих от генератора 13 тактовых импульсов.с выхола элемента И 15 через блока 20 задержки ставит в О регистр 19 памяти. По окончании положительного полупериола контролируемого нзпр 5)жения (мо 3239713мент времени 1 на фиг. 2) на выходе элемента И 15 появляется О и счет импульсов прекращается. Накопленное в счетчике 18 количество импульсов пропорционально длительности полупериода контролируемого напряжения. Логическим нулем с выхода элемента И 15 запускается генератор 5 импульсов. Частота импульсов, вырабатываемых генератором 5 импульсов, задается управляюгцим кодом, поступающим на его информационный вход, Поскольку на его информационном входе присутствует О, то генератор 5 импульсов сразу вырабатывает первый импульс. Нулем, поступающим от элемента И 15 на управляющий вход регистра 19 памяти через блок 20 задержки (блок 20 задержки обеспечивает небольшую задержку времени, достаточную для выработки первого импульса генератором 5 импульсов) содержимое счетчика 18 переписывается в регистр 19 памяти. Теперь эталонные промежутки времени Л задаются содержимым регистра 19 памяти, т.е. они пропорциональны длительности полупериода контролируемого напряжения. Первый импульс генератора 5 импульсов перемещает 1 в регистре 16 сдвига с третьего выхода на первый его выход.На выходе элемента ИЛИ - НЕ 14 появляется О, который сбрасывает в нуль счетчик 18 и удерживает в нулевом состоянии выход элемента И 15. Это его состояние сохраняется и после появления второго импульса от генератора 5 импульсов (момент времени ), когда 1 перемещается на второй выход регистра 16 сдвига, Фронтом импульса, вырабатываемого формирователем 12 импульсов (в промежутке времени 1 - г), в триггер 17 заносится О, присутствующий на информационном входе триггера 17 от третьего выхода регистра 16 сдвига. Третий импульс генератора 5 импульсов перемещает 1 на третий выход регистра 16 сдвига. С поступлением фронта следующего импульса от формирователя 12 импульсов описанный цикл повторяется. Триггер 17 исключает возможность неправильной оценки длительности полупериода контролируемого напряжения, если его положительная полуволна появля. ется раньше, чем третий импульс от генератора 5 импульсов. Тогда следующий цикл измерения начинается со следующего импульса, вырабатываемого формирователем12 импульсов.В момент появления каждого импульса на выходе генератора 5 импульсов производится аналого-цифровое преобразование контролируемого напряжения и последовательное перемещение информации при помощи блоков 6 и 7 задержки из регистра 3 памяти в регистр 4 памяти, из регистра 2 памяти в регистр 3 памяти и из АЦП 1 в регистр 2 памяти. Тогда значение ц 1 хранится в регистре 4 памяти, цг - в регистре 3 памяти и цп - в регистре 2 памяти. Следовательно, на выходе сумматора 8 имеетсяЪ4значение ц+ ц.п, которое подается на один из входов дел ител я 9. Последни й и ро изводит преобразование входных сигналов в соответствии с выражением ц.1+ цц. "=,2 ц. о(5) В дальнейшем частоту можно опреде. лить по соотношению (1), используя выходные сигналы функционального преобразователя 11 и счетчика 18.Предлагаемое устройство, по сравнениюс известным, которое имеет ограниченный частотный диапазон, поскольку функция агссоз является периодической, автоматически выбирает значение Л, что позволяет производить измерения в широком диапазоне частот, причем выбор ветви (диапазона) функции агссов определяет быстродействие 25 и точность измерения, например, с увеличением Л (при фиксированной частоте) быстродействие уменьшается, а точность уве.личивается. формула изобретения 30 1. Способ опреде.пения частоты переменного напряжения по авт. св. Мо 1185260, от,гичающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот, предварительно фиксируют длительность полупериода контролируемого напряжения, а длитепьность эталонных промежутков времени выбирают пропорциональной длительности полупериода контролируемого напряжения.2. Устройство для определения частоты 40 переменного напряжения по авт. св.Мо 1185260, отличающееся тем, что с целью расширения диапазона частот, в него введены формирователь импульсов генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ в , элемент И, регистр сдвига, триггер, счетчик, 45 третий блок задержки, четвертый регистрпамяти, при этом генератор импульсов дополнительно снабжен информационным входом и входом управления, а цифроаналоговый преобразователь снабжен входом запрета, причем выход генератора импуль сов соединен с входом регистра сдвига,первый и второй выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ - НЕ, а выход элемента ИЛИ - НЕ соединен с первым входом элемента И и с входом сброса счет чика, третий выход регистра сдвига подключен к информационному входу триггера и к входу запрета цифроаналогового преобразователя, вход формирователя импульсов Результат деления цифроаналоговым ифункциональным преобразователями преоб разуется согласно выражению. Верее0СССР по делаРаушская ндприятие, Г. 5подключен к входу аналого-цифрвого преобразователя, а выход - - к второму входу элемента И и к тактовому входу триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И, выход элемента И соединен с входом разрешения счета счетчика, входом управления генератора импульсов и через третий блок задержкис входом упРедактор Е. КончаЗаказ 296250ВНИИПИ Государственног113035, МоскПроизводственно-полиграф равления четвертого регистра памяти, выход счетчика подключен к информационному входу четвертого регистра памяти, выход которого подключен к информационному входу генератора импульсов, а генератор тактовых импульсов соединен с тактовым входом счетчика, выход которого является вторым выходом устройства. в Корректор Л. Пилипенк Подписное изобретений и открытий б., и. 45жгород, ул. Проектная, 4