Цифровой частотомер

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 1 ц 928245 фата опубликова исания 15.05.8(7 ) Заявитель 4) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТ измерительспольз оваого управй содержащзмеренияза времяблоки длта в еди з ьта ницыустройство слож ное.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотомер, содержащий блоки для измерения периода сигнала и блоки для последующего преобразования результата измерения в единицы частоты Г 23 .Известное устройство обладает ограниченным диапазоном измерения.Целью изобретения является упрощение и расширение диапазона измерения.Поставленная цепь достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий блок управления, соединенный через Формирователь с информационным входом устройства, генератор опорной частоты, подключенный к входу Изобретение относитсяной технике и может бытьно в системах автоматичеления и контроля.Известен частотомер,блок выбора диапазона исчетчик числа периодовмерительного интервала,преобразования резулчастоты Ю .Однако известное ский и проектно-итут автоматизированныханспортом газа счетчика-делителя, вспомогательный счетчик, разрядные входы которого через блок вентилей связаны с выходами счетчика периода, а выход вспомогательного счетчика через анализатор нуля подключен к входу счетчика результата и к командному входу блока вентилей, введены реверсивный распределитель управляющих сигналов, три элемента И и две группы элементов И, которые по выходу объединены через свои элементы ИЛИ, причем вы-а ход первого элемента ИЛЙ связан с командным входом блока управления, 15 а выход второго элемента ИЛИ связанчерез первый элемент И с входом счетчика периода и суммирующим входом вспомогательного счетчика, выход счетчика периода подключен к прямому входу распределителя управляющих сигналов, выходы которого подключены .к первым входам двух групп элементов И, а вторые входы элементов И первой и вт.орой группы подкз ю-. ны со" 25 ответственно к первым и. последним выходам счетчика-делителя, выход пер" вого элемента ИЛИ подключен к реверсивному входу распределителя управляющих сигналов через один из входов 30 второго элемента И, второй вход кото 928245рого соединен с вторым режимным выходом схемы управления и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, выход третьего элемента И соединен с вычитающим входом вспомогательного счетчика, ,первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И.На чертеже представлена структур О ная схема цифрового частотомера.Частотомер содержит формирователь 1, блок 2 управления, элементы 3-5 И, генератор 6 опорной частоты, счетчик делитель 7, реверсивный распределитель 8 управляющих сигналов, две группы элементов 9 и 10 И, элементы 11 и 12 ИЛИ, счетчик 13 периода, вспомогательный счетчик 4, блок 15 вентилей, анализатор 16 нуля и счетчик 17 результата.Цепи начальной установки на чертеже не показаны.УстройстВО работает следующим об разом.Процесс измерения состоит из двух режимов: Р 1 - измерение периода Твходной частоты и Р - вычисление величины входной частоты Р по значению Т.Начало цикла измерения определяется поступлением сигнала "Пуск" на входную клемму блока 2 управления. 35 В момент поступления с выхода формирователя 1 импульса входной частоты Р, блоком 2 управления на первом режимном выходе Формируется разрешающий потенциал, открывающий по перво му входу элемент 3 И, а все устройство приводится в исходное состояние, в котором счетчики 7, 13, 14 и 17 устанавливаются в нулевое состояние, а распРеделитель 8 находится в одном из состояний (например, в первом), когда на его первом выходе Формируется разрешающий потенциал, поступающий на первые входы элементов 9 и 10 И первого диапазона, Так как на вход счетчика-делителя 7 поступают импульсы с выхода генератора 6 опорной частоты с периодом Т, , то на входы элементов 9 И поступают импульсы частоты с коэффициентами деления К К "К(периоды их следования К Т, К, Тч, КТ ), а на входы эле-. ментов И 10 - с коэффициентами деле 1. 1ния К К-К После указанного приведения устройства в исходное состояние импульсы с периодоА следования 60 К, Т через элемент И 9 первого диапазона, элементы ИЛИ 11, И 3 поступают на вход счетчика 13 периода и на суммирующий вход вспомогательного счетчика 14. При этом за время пери ода измеряемой частоты Т в счетчиках 13 и 14 подсчитывается числоП=Тл(1)При определенной разрядности счетчика 13 возможны два случая: измеряемая частота лежит в пределах первого (верхнего) диапазона, период Т достаточно мал и переполнения счетчика 13 не происходит, В этом случае, при поступлении очередного импульса входной частоты завершается режим Р,; измеряемая частота имеет значение ниже первого диапазона, за время периода Т счетчик 13 переполняется, сигналом с его выхода распределитель 8 переходит в очередное состояние (в данном случае в состояние, соответствующее второму диапазону) . Этот же сигнал поступает на второй командный вход блока 2 управления, в результате чего с приходом очередного импульса входной частоты режим Р не завершается, а реализчется измеоение периода т с помощью импульсов частоты с новйм периодом (в данном случае с периодом К Тсц , так как со второго выхода распределителя 8 разрешающий потенциал подается на вход И 9 второго диапазона) .Второй случай может повториться и при измерении Т на очередном диапазоне. При этом переполнение счетчика 13 обеспечивает автоматический поиск требуемого диапазона. Такой последовательный, начиная с первого, автоматический выбор требуемого диапазона возможен при одиночных или редких процедурах измеренийВ случае, когда входной сигнал контролируется достаточно часто, очередное измерение производится на диапазоне, более высоком по сравнению с предыдущим измерением. Это обеспечивается тем, что сигнал окончания цикла измерения, поступающий с выхода элемента 12 ИЛИ через элемент 5 И на реверсивный вход распределителя 8, возвращает его в состояние, соответствующее предыдущему диапазону, что гарантирует измерение с требуемой точностью при повышении входной частоты.При измерении на требуемом диапазоне (при отсутствии переполнения счетчика 13)поступлением очередного входного импульса Г блок 2 управле-, ния переводит устройство в режим Р, разрешающий потенциал переключается с первого режимного выхода на второй подключая частоту задающего генератора 6 через элемент 4 И на вычитающий вход счетчика 14 При этом счетчик-делитель 7 и счетчик 17 обнуляются (с помощью счетчика 7 отсчитывается время вычисления величины Гт.е. режима Р), распределитель 8 сохраняет свое состояние, подавая разредающий потенциал на вход элемента И 10 того диапазона, на котором производилось измерение Т, счетчик 13 также сохраняет свое состояние.В случае работы устройства на первом диапазоне время вычисления равно К, Тщ . За это время реализуется пРоцедура подсчета числа импульсов, период следования которых пропорционален измеренной в режиме Р, величине П. Поступающие на вычитающий вход счетчика 14 импульсыс периодом Тсч отсчитывают время Пав . )При обнулении счетчика 14 сигнал с 15 "выхода анализатора нуля 16 регистрируется счетчиком 17 результата и, поступая на командный вход блока 15 вентилей, осуцествляет перепись величины П из счетчика 1.3 в счетчик 14. 20 Этот процесс повторяется до поступления с выхода элемента ИЛИ 12 сигнала об окончании режима Р, являющегося сигналом окончания измерения. Поступлением на первый командный 25 вход блока 2 управления снимается разрешающий потенциал со второго режима выхода, и процесс измерения завершается.Подсчитанное в счетчике 17 резуль- З 0 тата число равно1 ВК Тсц(2)иТсчУчитывая (1), получаеми а к уи (3) 35к,= ТПолученное значение пропорционально измеряемой частоте Г, . Выбор исходных коэффициентов К К и периода Тсч определяют точйость и раз. - мерность измеряемой частоты (Гц, 40 кГц, об/мин и т.д.) .Переход от одного диапазона к другому связан с изменением коэффициентов К, и К, причем при переходе к более низкому диапазону коэф- Д 5 Фициент К;+ увеличивается (например, при переходе от первого ко вто-. рому диапазону увеличивается в в раз, т.е. К =- вК). Для сохранения выбранной размерности измеряемой частоты, как следует из выражения (3), коэффициент К; необходимо уменьшить во столько же раз (в Гассматри Кваемом случае К= ), т.е. при переходе ко второму диапазону измеряемая величина имеет вид1Ка"а т т - ( - М60Выражения (3) и (4) идентичны. Этим подтверждается, что прн кратном изменении частот, следуюцих с выходов элементов 9 И и элементов 10 И (при их переключения), получаемйй 65 в счетчике 17 результат зависит только от значения входной частоты (от периода Т ) .При реализации указанного алгоритма переход к более низкому диапазону связан с уменьшением коэффициента К;, в результате чего уменьшается формируемое на выходе элементов 10 И время выполнения режима Р, что достигается беэ дополнительных затрат оборудования (без увеличения разрядности счетчика 7), а приведенная погрешность в режиме Р не изменяется. Погрешность измерения Т в Режиме Р, из выражения (2) определяетсяК ТсЧ(5)ТПри уменьшении входной частоты Т растет, поэтому увеличение коэффициента К; при переключении диапазонов не ухудшает погрешности.Таким образом, частотомер обеспечивает автоматическое переключение диапазонов измерения частоты, реализуя изменение периода квантующих сигналов, с помощью которых измеряется период входной частоты, изменяя при этом пропорционально длительность времени вычисления, за счет чего расширяется диапазон измерения. Кроме того, подключение выхода элементов 10 И к реверсивному входу распределителя управляющих сигналов позволяет каждое последующее измерение выполнять на следующем, более высоком диапазоне, при этом нет необходимости осуществлять поиск требуемого диапазона, начиная с самого верхнего.Формула изобретенияЦиФровой частотомер, содержащий блок управления, соединенный через формирователь с информационным входом устройства, генератор опорной частоты, подключенный к входу счетчика-делителя, вспомогательный счетчик, разрядные входы которого через блок вентилей связаны с выходами счетчика периода, а выход вспомогательного счетчика через анализатор нуля подключен к входу счетчика реэу. пьтата и к командному входу блока вентилей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и расширения диапазона измерения, в него введены реверсивный распределитель управляющих сигналов, три элемента И и две группы элементов И, которые по выходу объединены через свои элементы ИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИ связан с командным входом блока управления, а выход второго элемента ИЛИ связан через первый элемент И с входом счетчика периода и суммирующим входомвспомогательного счетчика, выход счетчика периодаПод сно аказ раж ств обр ета ССрытий Госуделам Моск ая н лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключен к прямому входу распределителя управляюцих сигналов, выходы которого подключены к первым входамдвух групп элементов И, а вторые входы элементов И первой и второй группыподключены соответственно к первыми последним выходам счетчика-делителя, выход первого элемента ИЛИподключен к реверсивному входу распределителя управляюцих сигналовчерез один из входов второго элемента И, второй вход которого соединенс вторым режимным выходом схем управления и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, выход третьего элемента И соединен с вычитаюцим входом вспомогательного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 729522, кл. С 01 В 23/10, 1977.2. Авторское свидетельство СССРР 359604, кл, С 01 В 23/10, 1964.