Адаптивный цифровой частотомер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытнйДата опубликования описания 300382.А. Сорок 71) Заявител учно-исследовательский и проектно-ко о куй н автоматизированных систем управления транспортом газ(54) АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР 1 О 5 20 30 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано 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 измеряежх 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 периодаи подключенный к его разрядным выходам через блок вентилей вспомогательный счетчик с анализатором нуля,а также счетчик результата, причемпервый выход счетчика временных интервалов подключен к первому входуэлемента И счетчика периода, второйвход этого элемента И соединен суправляющим выходом блока управления, второй режимный выход которогоподключен к первым входам элементовИ вспомогательного счетчика и счет"чика результата, а вторые входыэтих элементов И соединены соответственно с выходом генератора опорнойчастоты и с выходом анализатора нуля, введены .элементы И, ИЛИ счетчикавременных интервалов и счетчика ре-.зультата, а также триггер, единичныйвход которого соединен через анализатор нуля с выходом вспомогательного счетчика, установочные .разрядныевходы которого, а также нулевой входтриггера подключены к первому командному выходу схемы управления,единичный выход триггера соединенс вторым входом блока управления,третий вход которого через элемент40 ИЛИ подключен к выходам первого ивторого элементов И счетчика временных интервалов, причем их первые входы соединены соответственно с первыми вторым режимными выходами блокауправления, а их вторые входы соединены соответственно с третьим и вторым выходами счетчика временных интервалов, кроме того, вход счетчикарезультата через элемент ИЛИ связанс выходами двух элементов И счетчика 10результата, первый вход последнегосоединен с первым режимным выходомблока управления, а второй его входподключен к выходу формирователявходных сигналов. )5На чертеже представлена схемаадаптивного цифрового частотомера.Частотомер содержит формирователь 1 входного сигнала, блок 2 управления, генератор 3 опорной частоты, счетчик 4 временных интервалов,счетчик 5 периода, вспомогательныйсчетчик б, счетчик 7 результата, блок8 вентилей, элементы И 9-14, элементы ИЛИ 15-17, анализатор 18 нуля 25и триггер 19.Принцип работы устройства заключается в следующем.При высоких значениях измеряемойчастоты устройство работает по принципу частотомера средних значений,т,е. осуществляет подсчет числавходных импульсов за фиксированныйинтервал времени. При уменьшениичастоты до определенного порогового 35значения устройство переходит на режим измерения по принципу частотомера мгновенных значений, т.е. спомощью генератора опорной частотыизмеряют период входного сигналас последующим вычислением обратнойвеличины, пропорциональной входнойчастоте.Устройство работает следующимобразом. 45По началу цикла измерения, синхронизированному с импульсом входнойчастоты Г, поступающим с выходаформирователя 1 на информационныйвход блока 2 управления, устройствоприводится в исходное состояние,в котором счетчики 4, 5 и 7 устанавливаются в нулевое состояние, сигналом с первого командного выходаблока 2 управления триггер 19 устанавливается в нулевое состояние,а в счетчик б вносится уставка, соответствующая пороговому значениювходной частоты, ниже которой устройство работает как частотомер мгновенных значений, а вьаае - как частотомер средних значений,В общем случае в устройстве предусмотрено дварежима работы; Р 1и Р 2. По началу цикла измерения напервом режимном выходе блока 2 уп равления формируется разрешающий потенциал, поступающий на первые входы элементов И 12 и 13Через 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 Тсц, где К 4 - 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 частота лежит выше границы перестройки, и период следования входных импульсов меньше величины устанки счетчика б, установки в нульсчетчика 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 Р 2, 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 Т, а результат измерения регистрируется счетчиком 7 за время измерения, которое равно К Тс, где К 3 - 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 числок т(1)Ь ТВо втором случае измеряемая частота лежит ниже границы перестройки и период следования входных импульсов меньше величины уставки счетчика 6, происходит установка в нуль счетчика б 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 мбмент поступления очередного импульса входной частоты с выхода формирователя 1 иа информацконный вход блока 2 уп"Х П Т,чУчитывая (2), получаемк кк кк т(3)хВыражения (1) и (3) представляют собой результаты измерения, величина которых пропорциональна измеряемой входной частоте. 60 Для сохранения выбранной размерности и исключения искажений резулы тата при перестройке работы устройства необходимо, чтобы при равных. значениях Тх были равные значения. равления происходит переход устройства к режиму Р 2. Разрешающий потенциал переключается с первого режимного выхода блока 2 управления навторой режимный выход, формируя разрешение на первых входах элементовИ 10, 11 и 14, К моменту начала режима Р 2 в счетчике 5 фиксируется число П, пропорциональное периоду измеряемой частоты Тх,и = - " - 10К Тсч,Перед реализацией режима Р 2 счетчики 4 и 7 устанавливаются в нулевоесостояние, а число П из счетчика 5по сигналу с второго командного выхода блока 2 управления через блок 8вентилей переписывается в счетчик б.При снятии разрешающего потенциалана управляющем выходе блока 2 управления частота через элемент И 9 прек- -Оращает поступать на счетчики 5 и б,и счетчик 5 в процессе всего режимаР 2 сохраняет свое состояние.В режиме Р 2 реализуется подсчетсчетчиком 7 числа импульсов, периодследования которых пропорцион, ен 25измеренной в режиме Р 1 величине Пза время вычисления, формируемоесчетчиком 4, которое равно К,2 Тс,где К - коэффициент деления с второго выхода счетчика 4, Поступающиена вычитающий вход счетчика б черезэлементы И 10, ИЛИ 15 импульсы свыхода генератора 3 опорной частотыс периодом Тсц отсчитывают интервалывремени, равные П Тсц . Каждый раз 35при обнулении счетчика б сигнал свыхода анализатора 18 нуля регистрируется счетчиком 7 через элементыИ 11, ИЛИ 1 б, а также осуществляетперепись величины П из счетчика 5в счетчик б, поступая на командныйвход блока 8 вентилей, Этот процессповторяется до поступления с второго выхода счетчика 4 через элементыИ 14, ИЛИ 17 сигнала об окончаниирежима Р 2. При этом снимается разрешающий потенциал второго режимного выхода блока 2 управления, и процесс измерения повторяется. Подсчитанное в счетчике 7 результата число равно50 Их. Как следует из выражений (1) и (3), это возможно при условии К = = К Кь 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 изобретенияАдаптивный цифровой частотомер,содержащий формирователь входногосигнала, соединенный с первым входомблока 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 генератора опорной частоты и с выходом анализатора нуля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширениядиапазонов измерения, в него введеныэлементы 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 счетчика результата, первый вход последнего соединен с первым режимным выходом блока управления, а второй его917117 Составитель В. Новоселов Лежнина Техред М. Рейвес КоррН. Швыдка к Подпикомитета СССРи открытий.скан наб., д 4/5 лиал. ППППатент, г. Ужгород, ул. Проектная,вход подключен к выходу формирователя входных сигналов.Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе Заказ 1881/65 Ти ВНИИПИ Го по делам 113035, Моск