Измеритель малых отклонений частоты от заданного значения

Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться в цифровых системах регулирования и контроля частотных параметров.Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых частот.На чертеже представлена структурная схема измерителя. 10Измеритель содержит последовательно соединенные генератор 1 опорной частоты (ГОЧ), элемент И 2, счетчик 3, триггер 4, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, счетчик 7 результата,пос ледовательно соединенные счетный .триггер Я, элемент И 9, элемент ИЛИ 1 О, счетчик 11, триггер 12, элемент И 13 и триггер 14 знака, а также инвертор 15, элемент ИЛИ 16,форми рователи 17 и 18 коротких импульсов и задатчик 19 частоты. Выход ГОЧ 1 через задатчик 19 частоты объединен с вторыми входами элементов И 5 и 9, третьим входом элемента И 13, выход25 которого подключен к Б-входу триггера 14 знака и второму входу элемента ИЛИ 6, а выход счетного триггера 8 через формирователь 17 объединен с входами сброса триггеров 4 и 12, счетчика 11, входом разрешения записи и информационным входом старшего разряда счетчика 3 и входом инвертора 15, выход которого подключен к объединенным инФормационным входам 35 младших разрядов счетчика 3. Инверсные выходы триггеров 4 и 12 подключены соответственно к второму входу элемента И 13 и третьему входу элемента И 5, выход которого соединен 40 с Б-входом триггера 14 знака. Входы элемента ИЛИ 16 соединены с выходами триггеров 4 и 12, а выход через формирователь 18 подключен к входусброса счетчика 7 результата, 45Измеритель работает следующим образом,Исходя из величины кода заданной частоты, поступающей через шину ввода уставки 20, задатчик 19 частоты вырабатывает частоту, в К раз превышающую заданное значение частоты, т.е. Г К, Импульсы входной частотыпоступают на вход счетного триггера 8, который непрерывно работает в режиме переключения. Сигналы с выходов счетного триггера 8 поочередно блокируют логические элементы И 2 и 9.Кроме того, на переднем фронте сигнала на прямом выходе счетного триггера Я с помощью формирователя 17 формируется короткий импульс сброса, обнуляющий счетчик 11, триггеры 4 и 12, разрешающий по входу Ч запись в счетчик 3, обнуляющий с помощью инвертора 1 5 по информационным входам все младшие разряды счетчика 3 и записывающий "1" в его старший разряд.Полная емкость двоичных счетчиковл 3 и 11 выбирается равной 2 = 2 К, где и - число разрядов каждого счетчика, Таким образом, после прохождения импульса сброса в них оказываются записанными числа К и 0" соответственно. На чертеже условно показано подключение шины записи не к (п), а к двум младшим разрядам счетчика 3. После прохождения импульса сброса работа измерителя происходит в два этапа, На первом этапе открыт элемент И 9 и через элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 11 поступают импульсы частотыК с выхода задатчика 19, По окончании периода частоты ГК счетный тригг ер 8 переключается, открывается элемент И 2 и блокируется элемент И 9, импульсы частоты Г генератора 1 через элемент И 2 пост,- пают одновременно на счетные входы счетчиков 3 и 11. При переполнении счетчиков 3 и 11 импульсы с их инверсных выходов устанавливают поочередно триггеры 4 и 12 в состояние "1", Как видно из схемы, переносом информации при записи "1" в один из триггеров 4 или 12 открывается элемент И 5 или И 13, Благодаря перекрестной блокировке элементов И 5 и 13 с выходов триггеров 4 и 12 открытым в каждом цикле оказывается только один из них, а именно тот, который оказывается подключен к прямому выходу того триггера, который первым устанавливается в состояние "1". Длительность нахождения элемента И 5 или И 13 в открытом состоянии определяется интервалом времени между моментами переполнения счетчиков 3и 11, Этот интервал является интервалом переноса информации Т, в течение которого импульсы частотыГ К с выхода задятчикя 19 прохо-3дят через элемент И 5 или И3, элемент ИЛИ 6 на счетный вход счетчика 7 результата.Определим значение числа 11 записываемого в счетчик 7. К каналу второго этапа измерения в счетчике3 оказывается записанным число И,= т :Г . К, где Т - период входного сйгнала. В этом случае длительность интервала перенося информациив счетчик 7 результата определяетсякак 10 Иа - ИТгде Т - период заданного значения-)частоты.Покажем, что для малых отклонений частот относительное значение отклонения периода близко к относительному значению отклонения частоты, т.е.фтДействительно 30 35 х40 Йхт".")Погрешность данного приближенияйпри значениях ЬГ/., равных 1010 , 10, составляет соответственно 1, 0,1 и 0,017, т,е. определение С учетом вышесказанного значениечисла в счетчике 7 результата определяется кяк 55 ахИ т"нылКд- хо Ко значения отклонения может быть произведено с достаточно высокой точностью и тем точнее, чем меньше самооткпонение частоты. 50 Постоянный коэффициент К /Г определяет масштаб преобразования и независит от заданного значения частоты, что расширяет возможности измерителя,Знак результата определяется состоянием триггера знака,В течение интервала переноса импульсы переноса имеют место на выходе только одного из элементов И 5или И 13, а значит и только на одномиз установочных входов триггера 1 4.Так, при положительном знаке отклонения частоты (Г, первым переполняется счетчик 3, срабатываеттриггер 4. Последний открывает элемент И 5 и блокирует И 13 до концацикла измерения. Перный импульс переноса с выхода И 5 записывает "1"по входу Я в триггер 4,Запись "1" в один из триггеров 4или 12 вызывает формирование короткого импульса сброса на выходе формирователя 18, обнуляющего счетик 7 результата для записи новой информациив начале интервала переноса, Срабатывание второго из указанных триггеров уже не вызывает изменение сигнала на выходе элемента ИЛИ 16 и не формирует импульс сброса.Таким образом, предлагаемый измеритель в сравнении с известным позволяет определять абсолютные отклонения частоты для поступающих в видекода заданных частот в расширенномдиапазоне частот входных сигналов,Измеритель может использоватьсяв качестве цифроного компаратора ввысокоточных автоматических системахрегулирования, в которых регулируемый параметр представляется в частотной форме,Так в цифровых системах регулирования частоты вращения двигателейприменяются импульсные датчики частоты вращения, В установившемся режиме частота датчика 1 х с высокой степенью точности устанавливается равной частоте задания Г . Допустимыезначения динамических отклоненийАГ для современных электроприводовлежат в пределах 0,05 - 0,27 При малых отклонениях частоты из-. меритель может быть успешно применен, например, в цифровых ПИ- и ПИД-регуляторах частоты вращения, как устройство для получения пропорциональной478142 составляющей закона регулирования,Длительность одного цикла измеренияне более двух периодов входной частоты. Формула из обретения Составитель Н,ФедоровТехред А.Кравчук Корректор Н.Гунько Редактор В.Бугренкова Заказ 2359/45 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 Измеритель малых отклонений частоты от заданного значения, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, первый элемент И, первый счетчик, первый триггер, второй элемент И, первый элемент ИЛИ и счетчик результата, последовательно соединенные второй счетчик, второй триггер и третий элемент И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а также триггер знака, Б-вход которого объединен с входом первого элемента ИЛИ, и второй элементИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и второго триггеров с объединенными входами сброса, а выход через формирователь коротких импульсов подключен к входу сброса счетчика результата,при этом инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых частот, в него введены последовательно соединенныесчетный триггер, вход которого является входом измерителя, четвертыйэлемент И и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй вход - к входу первого счетчика, а также задатчик частоты и последовательно соединенные второй формирователь коротких импульсов и инвертор, вход которого объединен с входом сброса второго счетчика, входами сброса триггеров, входом разрешения записи и ин 15 формационным входом старшего разрядапервого счетчика, причем информационные входы младших разрядов первогосчетчика объединены с выходом инвертора, выход генератора опорной час 20 тоты через задатчик частоты объединен с вторым и третьим входами соответственно второго и третьего элементов И и вторым входом четвертого элемента И, первый вход которого подклю 25 чен к входу второго формирователякоротких импульсов, инверсные выходы счетного триггера и второго триггера соединены соответственно с вторым входом первого элемента И и30 третьим входом второго элемента И,а выход третьего элемента И соединен с В-входом триггера знака,