Цифровой частотомер

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11978063 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик( Р 1 М Кз С 01 й 23/10 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийРЗ УДК 621. 317. .761(088.8) Опубликовано 30.11.82 Бюллетень М 44 Дата опубликования описания 30,11. 82 фг(72) Авторы изобретения Г.Н,Лавров и Ю.В.Морозов. Львовский ордена Ленина политехнический инсти 7 т Ленинского комсомола(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР 10 Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для измерения частоты и сдвига фазы тока промышленной частоты.Контролирование частоты, а также сдвига фазы тока промышленной частоты - важная задача энергетики. По частоте можно судить о работе энер,госистемы в целом, а сдвиг фазы тока . промышленной частоты даст возможность судить о.соотношении активной и реактивной мощностей.3 Требования к приборам, измеряющимчастоту и сдвиг фаз тока промышлен-ной частоты - высокое быстродействие( время измерений не превышает 2-хпериодов колебаний сетевой частоты )погрешность измерений Ф( 0,1% идиапазон измеряемых частот 50 + 20 Гц,Известен частотомер, предназначенный для измерения сетевой частотыи выпускаемый серийно 11,Недостаток известного устройства - низкая точность измерений приотклонении измеряемой частоты большечем на 1 Гц, а также невозможностьизмерения сдвига .фаз тем же устройством. Наиболее близким к предлагаемому является частотомер, содержащий счетчик периода, блок импульсно-потенциальных элементов, счетчик результата, элементы ИЛИ, управляемый делитель, ключи, делитель, триггеры управления, генератор тактовой частоты, генератор образцовой частоты, схему задержки, двоичный умножитель. Работа устройства основана на способе цифрового измерения инфра- низких частот, заключающемся в измерении периода входного сигнала с последующим преобразованием количества импульсов пропорциональных периоду, в количестве импульсов, пропорциональных частоте,и производится в два этапа 2.Недостатком этого устройства является сложность преобразования и большое количество оборудования, требуемое для этого. Кроме того, устройство не может измерять сдвиг фазы тока промышленной частоты.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение надежности за счет уменьшения количества оборудования( под расширением функциональных возможностей подразумевается возможностьизмерения сдвига фазы тока промышленной частоты.),Поставленная цель достигаетсятем, что в частотомер, содержаажй5генератор образцовой частоты, счетчик результата, выход которого соединен с первым входом первого ключа,выход которого подключен к счетномувходу счетчика периода, блок импульс Оно-потенциальных элементов, выходыкоторого соединены с входами элемента ИЛИ, второй ключ и счетчикрезультата, введены реверсивный счетчик, блок управления и регистр, причем выход генератора образцовой частоты подключен к первому входу второго ключа, выход которого соединен сосчетным входом счетчика результата, выход элемента ИЛИ соединен,сосчетным входом, реверсивного счетчика, выход которого подключен к второму входу второго ключа, выходысчетчика периода через регистр соединены с потенциальными входами блока импульсно-потенциальных элементов,к управляющему входу реверсивногосчетчика подключен первый выход блока управления, второй выход которогосоединен с управляющим входами ключей и регистра,На чертеже представлена блок-схема цифрового частотомера,цифровой частотомер содержит счетчик 1 результата, блок 2 импульснопотенциальных элементов, счетчик 3периода, регистр 4, элемент ИЛИ 5,ключи б и 7, генератор 8 образцовой .частоты, реверсивный счетчик 9,блок 10, управления, двоичный умно Ожитель 11.Выход генератора 8 образцовой частоты соединен с входами ключей би 7. Выход ключа 6 соединен со счетным входом счетчика 1 результата, вы ход счетчика соединен с импульснымивходами блока 2 импульсно-потенциальных элементов, выход ключа 7 соединен со счетным входом счетчика 3периода. Выход счетчика 3 периодасоединен с регистром 4, выходы которого соединены с потенциальными входами блока импульсно-потенциальныхэлементов 2. Выходы импульсно-потенциальных элементов 2 объединеныоком ИЛИ 5, выход которого соедин со счетным входом реверсивногосчетчика 9. Выход реверсивного счетчика 9 соединен с управляющим входом ключа б. Выход блока 10 управления соединен с управляющим входом бОреверсивного счетчика 9, а второйвыход соединен с управляющими входами ключей б и 7 и регистра 4. Наодин из входов ключа 7 поступаетсигнал Т, пропорциональный периоду 65 измеряемой частоты, а на другой входключа б поступает сигнал сх , пропорциональный сдвигу фаз тока профишленной частоты,Работа устройства основана на способе цифрового измерения частоты,промышленной сети, заключающемся визмерении периода входного сигналас последующим преобразованием числапропорционального периоду входногосигнала, в число, пропорциональноеизмеряемой частоте.Измерение частоты осуществляютэа два периода.В первом периоде блок 10 управления вырабатывает импульсы на реверсивный счетчик 9, устанавливающийв счетчике коэффициент пропорциональности и устанавливающий счетчикв режим вычитания, а также импульс,открывающий ключ 7 и закрывающийключ 6, В счетчике 3 периода Формируется число, пропорциональное периоду измеряемой частоты.Во втором периоде работы осуществляется преобразование числа,пропорционального периоду измеряемойчастоты в число, пропорциональноеизмеряемой частоте. Преобразованиеосуществляется методом умножениячисла, пропорционального периоду измеряемой частоты, на количество импульсов от кварцевого генератора,за время, в течение которого произведение сравнивается с константой,записанной в реверсивном счетчике 9.Блок 10 управления во втором периодевырабатывает импульс, обеспечивающийперенос в регистр 4 состояния счетчика 3 периода, а также открываетключ бПроисходит перемножение количества импульсов, поступающих всчетчик 1 от генератора 8 образцовойчастоты с числом, пропорциональнымпериоду измеряемой частоты,и вычитание перемноженного количества импульсов нз реверсивного счетчика 9Переменожение производится до техпор, пока состояние реверсивногосчетчика 9 не станет равным "0",При этом реверсивный счетчик 9 формирует импульс, закрывающий ключ б,а количество импульсов, подсчитанное в счетчике 1 частоты, становитсяпрямо пропорционально измеряемойчастоте.В режиме измерения сдвига тока промышленной частоты блок управления 10 вырабатывает сигнал, который устанавливает в регистре 4 коэффициент пропорциональности С, открывается ключ б, и в счетчик результата 1 поступает количество импульсовкггде Е - временной сдвиг фаэ,Е - частота генератора образцовойчастоты,н - разрядность счетчика 1частоты.Реверсивный счетчик 9 устанавливается в режим сложения и в него поступает количество импульсов МТ Гкг,5С - ф . В то ве время люч 7открыт и счетчик 3 периода подсчитывает количество импульсов Тгде Т - период тока проваленнойчастоты,Во втором периоде работы устройство 10 управления формирует импульс,который переносит состояние счетчика 3 периода в регистр 4, переводитреверсивный счетчик 9 в режим вычитания и открывает ключ 6, через который начинают проходить импульсыгенератора 8 образцовой частоты.В реверсивный счетчик 9 поступаетколичество импульсов й -"т ун 202 М кГ Игде й- количество импульсов, поступивших в счетчик 1 результата.Когда ревероивный счетчик 9 установится в нулевое состояние, вырабатывается импульс, закрывающийклюя б, и поступление импульсов всчетчик 1 результата прекращается.При этом выполняется равенство,где 1 - сдвиг Фаз тока промышленной частоты, выраженный вградусах, 35Таким образом, в счетчике 1 частоты формируется количество импульсов, пропорциональное сдвигу Фаз -тока проьыаленной частоты.Цифровой частотомер выгодно от- . 4личается от прототипа тем, что посхеме измерения частоты он можетизмерять сдвиг фаз тока проьыаленной частоты, т.е. работать как фазометр; В устройстве упрощен процесс преобразования частоты в код,за счет чего значительно упрощается схема. Кроме того, не нужны такие сложные узлы как управляемый делитель; генератор тактовой частоты, схема задержки н ряд других.формула изобретенияЦифровой частотомер, содержащий генератор образцовой частоты, счетчик результата, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен к счетному входу счетчика периода, блок импульсно-потенциальных элементов, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ, второй ключ и счетчик результата, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повыаения надежности, в него введены реверсивный счетчик, блок управления и регистр, причем выход генератора образцовой частоты подключен к первому входу второго ключа, выход которого соединен со счетным входом счетчика результата, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход которого подключен к второму входу второго ключа, выходы счетчика периода через регистр соединены с потенциальными входами блока импульсно-потенциальных элементов, к управляющему входу реверсивного счетчика подключен первый выход блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входамк. ключей и регистра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Техническое описание частотомера ф 205.2. Шахов Э.К, Метод цифрового измерения инфранизких частот.-"Автометрия" 1966, Р 2, с, 53-60.9780 ьз етне Составитель Л.Пл ваедактор Н.Стащишина Техреду,Надь Корректор И.В кин лиал ППП фПатент", г. Ужгород, Ул, Проектная 9208/60 ВНИИПИ Г по дел 113035, МоТираж 7 ударствен изобрете ва, Ж,7 Подписного комитета СССРий и открытийРаушская наб., д, 4/5