Цифровой частотомер

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5" 601 8 23/00 У 0 ач лжи, Фаик"и фяйфВффщФМ ЭяйФыъеее ел й Х 4 ы ракщ.,ГОСУиДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО"ЙэоиБРЕТЕНЙЯМ И ОТКРЬИЯМ "ПРИ ГКНТСССиыыеаамрьакклкМеж ядМФЖыкакФа.аЕФе -.,".кчЖМ.чайке.-Зя ч.ч р, рОИ".АИЙ ГЙзбБР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1307365, кл, 6 01 В 23/00, 1987.мифа В ф+ ффяаВфые д Гк.т. :, киаф д. щжео а и:акечбааа фек"РафУф.век -" , т,;.-к.;-чс"гсртР У дфдАЙФ"46 МФВФ:,ГИ; - :;б е жо 1-.асмак "к В",.тт.в В еи ;Аеилц жре к, " а к етжъЫта Ьик.4 Й 4 ФМВ, р.:;И ,"к те ек Мф;йети .бР 6 ЗЙ","ЫМ"-;"ФМл "ктт б РЕ -.:.-" кЗер ВФФ:МФ;-; РКЕе Изобретеййе "относится к цифровойэлкеекртроижизмелрйжтеильнойтехнике и можетбйть исйользовайко для измерения и контроЛя ЧаСтОтчиЫ ййЗОбЧаСтОтйЫХЕ ГараМОййКЧМЕСКйХ "- стй"иибйстродействия йзмерений "На чертеже изображена структурнаясхлемабйрерЛагаемоигоцйфровбго частотоме-ра. "" Вход частотамера соединен с"первым,СигйаллГйьМмвхОдсамкт"аНаяОмгОм-цаифравсгО "преобразователя (АЦП) 1 и с входом нуль-органа, выход которого"йодключен к входу "умйожителя 3 частоты й к йервомук входублока 4 управления. Выход умножителя 3чалстоты ссГтеждййед"с "ахбдоим"йлземерйтеля 5врЕмежнногко интервала ей йеервым входом"элемейта И 6; второй вход которого подключен к-вайхтоицу блока 4 управления. а выходзлаенЧЪ Й 6 соединен с вторым входом,вхтодЗм зквйуслка, АЦП 1 и счетным входомсчетЧМа 7"выборок. Первый выход, выход"Койец преобразования, АЦП 1 и второй,информациойный"илй кодовый,выходАЦП1 йодклюичейы соответст"венйо"к первому имил чики итак жк .ка:-к 4 ж.акжеик ки ъми сыкитиа 1. мкы .ы "ы па Ж кт 1 765779 А 1. жжОиаакеаГкж Ф.ейзщбретфАМЙЮ,Ф Л%фрй. -.;Ъ;.Ж 4 ФМЮ (54) ЦИФРОВОИ ЧАСТОТОМЕР (57) Применение: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля частоты низкочастоТйых гармбническйх Сигналов. Цифровой частотомер содержйт аналогоцифровой преобразователь 1, нуль-орган 2, "умйбжайтель 3 "чаСтоты, элем"ент И 6, счетчик 7 выборок, измеритель 5 временйого интервала, блок 4 уйравленйя,"микройроц"ессоо-" ныивычйслйтель 8, блок 9 индикации. 1 ил. В Фе еаа-ГкеиеаГ ф фяФффЬ Щфедяй МТйет а ты,и ежа:ы:., -:кыкЪМ ылиаеж .аа иаа еле,мьлйае:4: юЧММ,"4 В"Ъ:азйФМфа-МЭМфкЙ 3:ЙФВ айте:ГЕа. е .ик,д-а ирц д.;.ик-ц-.екакп, ,ккаткжки-,ок втараму вхсдамжемикрОийрОЦЕиыССОркйОигла вычислителя 8, а первый, информационный или кодовый,"выход и второй выход, выход займа или выход обнуления (переполнения); счетчйка" 7 вы"борок- соответственно к трежтькему"й четвертому входам" микропроцессбрноговычислителя 8, который своим пятым входом соединен с выходом измери- - й теля 5 временного интервала, первым выхо- сдоМ - с входом блока 9 индикации и вторым выхбдом - " свторйжм- вхбдчом блока 4 управления,"третий вход которого соединен с вторым выходом счетчика"выборок,Блок 4 управлейия содержит элемент И 10, триггеры 11, 12, элемент 13 задержки, О формирователь 14 импульса, элемент ИЛИ 15, переключателе 1 б "Режим работы" и )и кнойкиуи 17 "Пуск".Первый вход блока 4 управления подключен к первому входу элемента И 10, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 11, а выход элементаИ 10 - с Я-входом триггера 12, Прямой выход триггера 12 подключен к выходу блока 4 управления и к В-входу триггера 11, Я-вход которого подключен через последовательно" сомединиенийыеэлемент 13 задерж40 50 55 ки и формирователь 14 импульса к выходу элемента ИЛИ 15. Выход формирователя 14 импульса подключен к шине сброса (цепи сброса на чертеже не показаны, чтобы не загромождать схему), Трехвходовый элемент ИЛИ 15 своим первым входом соединен с кнопкой 17 "Пуск", вторым входом - с входом прибора "Внешний запуск" и третьим входом - с первым неподвижным контактом переключателя 16 "Режим работы", второй неподвижный контакт которого разомкнут, а подвижный контакт является вторым.входом блока 4 управления,Цифровой частотомер работает следующим образом,Входной сигнал 0(1) подается на первый, сигнальный, вход АЦП 1 и на вход нуль- органа 2, АЦП 1 находится в ждущем режиме, на выходе нуль-органа 2 формируются импульсыв моменты перехода напряжения Щ 1) через одноименные нулевые значения, например из отрицательной области в положительную. Эти импульсы поступают на умножитель 3 частоты и по первому входу блока 4 управления на первый вход элемента И 10, который закрыт по второму входу сигналом низкого уровня с прямого выхода триггера 11. На выходе умножителя 3 частоты образуется последовательность импульсов. частота следования которых в и раз больше частоты входного сигнала. Эти импульсы в рабочем режиме подаются на второй вход, вход запуска, АЦП 1 и тем самым обеспечивается п точек отсчета мгновенных значений напряжения О, равномерно расположенных по его периоду Т, т.е. интервал (или период) дискретизации Ьс = Т/и. Для расширения частотного диапазона может использоваться дискретизация не за один период сигнала, а с распределением моментов дискретизации по периодам, через один или несколько, с применением цифровых дискретизаторов сигналов, Импульсы с выхода умножителя 3 частоты поступают на первый вход элемента И 6, который в исходном состоянии закрыт по второму входу сигналом низкого уровня с прямого выхода триггера 12, и на измеритель 5 временного интервала, в котором осуществляется измерение интервала дискретизации Ьи преобразование его в пропорциональный код, который по пятому входу микропроцессорного вычислителя 8 записывается в его ОЗУ,Прибор имеет три режима работы: одиночный, автоматический и внешней запуск.Рассмотрим работу прибора в режиме одиночного или ручного запуска и дискретизации сигнала за один период, что не меня 5 10 15 20 25 30 35 ет существа изобретения. В этом режиме переключатель 16 "Режим работы" устанавливается в положение И, запуск прибора осуществляется кнопкой 17 "Пуск". При ее нажатии на выходе формирователя 14 импульса генерируется импульс, который по шине сброса поступает на установку измерителя 5 временного интервала, микропроцессорного вычислителя 8 и счетчика 7 выборок и триггеров 11, 12 в исходное состояние, а затем через элемент 13 задержки - на Я-вход триггера 11, переключая его в единичное состояние, Сигналом высокого уровня с прямого выхода триггера 11 открывается элемент И 10 по второму входу, и первый же импульс с выхода нуль-органа 2, поступающий после этого, проходит через элемент И 10 на счетный Я-вход триггера 12, устанавливая его в единичное состояние. Сигналом высокого уровня с прямого выхода триггера 12 открывается по второму входу элемент И 6, а триггер 11 по В-входу возвращается в исходное, нулевое, состояние, закрывая элемент И 10 по второму входуВыходные импульсы нуль-органа 2 проходят через открытый элемент И 6 на второй вход, вход запуска, АЦП 1 и на счетный вход счетчика 7 выборок. С поступлением каждого импульса запуска с выхода элемента И 6 АЦП 1 переводится в рабочий режим, на его втором, информационном, выходе образуются двоичные коды мгновенных значений О(ся) = Оя в моменты дискретизации тя = Ь 1 ц, о = 1,п, задаваемые импульсами запуска. Эти коды импульсом "Конец преобразования", поступающим с первого выхода АЦП 1 на первый вход, вход записи, микропроцессорного вычислителя 8, записываются по второму входу, входу данных, в ОЗУ микропроцессорного вычислителя 8, Адреса записываемых кодов Оч задаются выходным кодом с первого, информационного или кодового выхода счетчика 7 выборок, подаваемым на третий., адресный, вход микропроцессорного вычислителя 8, Счетчик 7 выборок служит также для задания и отсчетов или выборок мгновенных значений Оя. Для этого он выполняется либо вычитающим и в исходном состоянии в него записывается число и на вычитание, либо суммирующим; тогда в исходном состоянии в него записывается число 2 - и, где- разрядность счетчика, После поступления п импульсов с выхода элемента И 6 на запуск АЦП 1, подсчитываемых счетчиком 7 выборок, и тем самым после получения и кодов (или отсчетов) мгновенных значений сигнала Оч на информационном выходе АЦП 1 счетчик 7 выборок обнуляется и на его вто., гы ром выходе формируется импульс, который цессорного вычислителя 8 в блок 9 индикапоступает по четвертому входу, входу уп- цйи.равления,-на микройроцессорйый вычисли- На этом процесс измерений в одиночтель 8 и по третьему входу блока 4 ном или ручном режиме завершается,утпртавслгейтйя"на В-вход триггера 12, устанав При работе прйбора в режиме внешнего- ливая его"в исходное,"нулевое, состояние. зайуска переключагель 16 также устанавлиКроме того, выходным импульсом счетчика вается в состояние 1, но импульсы запуска7 выборок восстанавливается его исходное формируются не кнопкой "Пуск", а поступасоСтояние (на схеме эта внутренняя связь ют по входу "Внешний запуск", что необхо счетчика 7 выборок не показана). Сигналом 10 димо при использовании прибора в составеНИЗ 2 КОГОЫ уррОВВйя-С йряМОСГОВЫХбдаТрИГГЕра"аат 6 МатВГйрЫОВайСНйкыиойЫЗМЕрйтЕЛЬНйХ-СйС- "12 закрывается по второму входу элемент И тем.о и черезнего прекращается йрохождение При работе прибора в автоматическомимпульсов на запуск АЦП 1. Сигналом со режиме переключатель 16 устанавливаетсявторого выходасчетчика 7 выборок, посту в положениеи элемент ИЛИ 15 своимпающим "в мигкртовпрпоцесстоиргный вычисли- третьим входом подключается к второму вытель 8, снимается запрещающий потенциал ходу микропроцессорного вычислителя 8. ВС ПсОСЛЕдпНяЕГоО," И"бН"ПЕрЕВОдИтСя В рЕжИМ ЭТОМ СЛЧамвмэаПмуСК йрИбсра ОСущЕСтВЛяЕтСяобработки кодов Оя для получения резуль- автоматически импульсами, поступающимитатов измерения. 20 с второго выхода микропроцессорного выНа этом завершается первый этап, числителя 8.собственно измерительный, и начинаетсявторой,вычислительный, этап работы йри- Формула изобретениябора. Цифровой частотомер, содержащийНа этом этапе первый, второй, третий, 25 аналого-цифровой преобразователь, нульчетвертыйипятый входы микропроцессор- орган, счетчик выборок, блок индикации иноговычиСлителия 8 отключаются ион пере- элемент И, причем первый вход аналогоВбдИтйя ВвяайтОсМсиатйпсЧЕСКИй рЕжИМ рабОтЫ, цифрового преобразователя и вход нуль-орАлгоритм работы микропроцессорного гана подключены к входу прибора. а выходвычислителя сводитсяк выполнению следу элемента И соединен с вторым входом анающих процедур.лого-цифрового преобразователя и входомПервая процедура; вычисление кода ам- счетчика выборок, о т л и ч а ю щ и й с я тем,плитуды Ов. что, с целью повышения точности и быстроВторая процедура: вычисление значе- действия измерений, в него введены микрония круговой частоты, которая с учетом ра процессорный вычислитель, умножительвенства 1 ч = ц Лс принимает вид: частоты, измеритель временного интервалаи блок управления, при этом выход нуль-ор 1 ф, 1 Оц гана соединен с первым входом блока управления и через умножитель частоты с40 входом измерителя временного интервала ис первым зходом элемента И, второй входкоторого подключен к выходу блока управления, первый, второй, третий, четвертый ипятый входы микропроцессорного вычисли 45 теля соединены соответственно с первым иГ = игг 2 тт т Д - вгс вп - Я.вторым выходами аналого-цифрового пре 2 ттг. т я, О тти обрввоветепя, с первыми вторым выходвмисчетчика выборок и с выходом измерителяРезультаты измерений частоты (вили временного интервала, а первый и второй7). а также в случае необходимости и других 50 выходы микропроцессорного вычислителяхарактеристикогармонического сигйала(ам- подключены соответственно к блоку индиплитуды. среднеквадратического и средне- .:" кации и второму входу блока управления,выпрямленного значенйй, периода Т = 1/Г), третий вход которого соединен с вторымвыводятся по первому выходу микропро-выходом счетчика выборок,1765779 оставитель С. Кротова хред М.Моргентал Корректор овецкая ош каре дакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 г: Заказ 3383 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР