Преобразователь частоты в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1751851 5)5 Н 03 М 1/60, 1/5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Д .,Я ОПИСАНИЕ ИЗО ТЕН ОМУ СВИДЕТЕЛЬ АВТ Изобрете слительн эовано в оля ско стройств печение на измер датчик енты И 8 втор 7(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧА томатическийй в цифровыхс. 40.СССР985,СТОТЦ В КОД вычи поль контр ныху обес пазо жит элем генер сние относится к автоматике и ой технике и может быть исустройствах для измерения и рости вращения исполнитель- , Целью изобретения является автоматического выбора диаений. Преобразовательсодер частоты, триггеры 4 и 5, 9, 10, реверсивный счетчик 13, опорной частоты, счетчик 121751851 импульсов, задатчик 20 кода, В него введены триггер 6. элемент задержки 17, четвертый элемент И 11, регистр 15, блок 16 индикации, второй реверсивный счетчик 14, ПЗУ 18 и 19, элементы ИЛИ 21, 22. Устройство позволяет в зависимости от выходного слова счетчика 13 выбирать новый диапазон измерений частоты путем изменения устав ки в задатчике кода 20, адрес которой опреИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и контроля скорости вращения исполнительных устройств,Известно устройство - преобразователь частоты в код, - содержащее датчик частоты, триггер, два элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов,Недостатком известного устройства является низкое быстродействие,Известно устройство - преобразователь частоты в код, - содержащее датчик частоты, первый и второй триггер, три элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, задатчик кода числа,Однако в известном устройстве эадатчик кода управляется оператором путем задействования необходимых тумблеров. Это не позволяет при значительном изменении частоты переходить автоматически на другой диапазон измерений и предполагает постоянный контроль со стороны оператора за диапазоном измерений путем коммутации тумблеров в задатчике числа. Этот недостаток наиболее существенен для исполнительных устройств, частота вращения которых может изменяться в значительных пределах,Цель изобретения - обеспечение автоматического выбора диапазона измерений,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь частоты в код, содержащий датчик частоты, первый и второй триг- гер, три элемента И, первый реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, задатчик кода, причем выход датчика частоты соединен с входом установки в единицу первого триггера, установочный вход первого реверсивного счетчика, вход разрешения считывания задатчика кода, выходы первого реверсивного счетчика являются первой выходной шиной устройства и суммирующий и вычитающий входы деляется состоянием выходов счетчика 14, который управляется кодами ПЗУ 18 и 19, Значение уставки записывается в регистр 15 и отображается блоком индикации 16, Формирование импульсов управления счетчиком 14 происходит в каждом цикле измерений, для чего служат элемент,17 задержки, элемент И 11, элементы ИЛИ 21 и 22, регистр 6, 1 ил,соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход 5 объединен с первыми входами второго итретьего элементов И, входом синхронизации второго триггера и подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход второго злемента И объединен с вторым 10 входом третьего элемента И и подключен кпрямому выходу второго триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответст вующими выходами задатчика кода, а выходпереполнения соединен с входом установки в ноль первого триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера, введены третий 20 триггер, элемент задержки, четвертый элемент И, регистр, блок индикации, второй реверсивный счетчик, два постоянных запоминающих устройства и два элемента ИЛИ, причем адресные входы постоянных запо минающих устройств объединены и подклюцены к соответствующим выходам первого реверсивного счетчика, а их входы считывания также объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, первый вход 30 которого объединен с входом элемента задержки, входом разрешения записи данных счетчика импульсов и регистра и подключен к выходу датчика частоты, выходы первого и второго постоянных запоминающих уст ройств соединены соответственно с первыми вторым входами первого элемента ИЛИ и суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими 40 адресными входами задатчика кода и входустановки в "0" объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является шиной "Исходное", второй вход второго элемента ИЛИ соединен выходом первого элемента 45 ИЛИ, а выход с входом установки в "0" третьего триггера, вход установки в "1" которого5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 соединен с выходом элемента задержки и прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И и является шиной Тотовность", при этом выходы задатчика кода соединены с соответствующими информационными входами регистра и являются второй выходной шиной, выходы регистра соединены с соответствующими входами блока индикации.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит датчик 1 частоты, например, на основе источника 2 излучения и чувствительного элемента 3, триггеры 4-6, генератор 7 опорной частоты, элементы И . 8-11, счетчик 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, регистр 15, светодиоды 16, элемент 17 задержки, ПЗУ 18 и 19, задатчик 20 кода, элементы ИЛИ 21 и 22.Датчик 1 частоты может состоять из источника 2 излучения и чувствительного элемента, которые разделены перфорированным диском 23, закрепленным на одном валу с исполнительным механизмом, частота которого измеряется. Выход чувствительного элемента 3 датчика 1 частоты соединен с установочным входом счетчика 13, единичным входом триггера 5, входами разрешения записи данных счетчика 12 и регистра 15 входом считывания задатчика кода 20, выполненного в виде ПЗУ, входом элемента 17 задержки и первым входом элемента И 11. Выходы счетчика 13 соединены с адресными входами ПЗУ 18 и 19, а их входы считывания соединены с выходом элемента И 11. Выход ПЗУ 18 соединен с суммирующим входом счетчика 14 и первым входом элемента ИЛИ 21, а выход ПЗУ 19 соединен с вычитающим входом счетчика 14 и вторым входом элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с входом сброса триггера 6. Выход последнего подключен к второму входу элемента И 11 и является выходом "Готовность", Сигнал "Исходное" подается на вход сброса счетчика 14 и второй вход элемента ИЛИ 22, Установочный вход триггера 6 соединен с выходом элемента 17 задержки, Выходы счетчика 14 соединены с адресными входами задатчика 20 кода, выходы которого подключены к входам записи данных счетчика 12 и регистра 15 и являются выходами считывания кода числа во внешнее устройство. Выходы регистра 15 подключены к соответствующим входам блока 16 индикации, выполненного в виде матрицы светодиодов, Выход переноса счетчика 12 соединен с нулевым входом триггера 5, прямой выход которого соединен с информационным входом триггера 4, а инверсный выход - с первым входом элемента И 10. выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 13, а суммирующий вход счетчика 13 соединен с выходом элемента И 9. Второй вход последнего соединен с вторыми входами элементов И 8 и 10, синхровходом триггера 4 и выходом генератора 7 опорной частоты. Выход элемента И 8 соединен со счетным входом счетчика 12, а первый вход - с первым входом элемента И 9 и прямым выходом триггера 4,Устройство работает следующим образом,Перед началом работы на вход "Исходное" подается высокий логический потенциал, который устанавливает в "0" второй реверсивный счетчик 14 и третий триггер 6, через открытый элемент ИЛИ 22, при этом снимается сигнал "Готовность",и на адресных входах задатчика 20 кода появляются нули. Отсутствие сигнала "Готовность" сигнализирует о том, что съем информации с выходов первого реверсивного счетчика 13 и задатчика 20 кода запрещен,Ближайшим импульсом с выхода чувст 1вительного элемента 3 датчика 1 частоты, подаваемым на установочный вход, сбрасывается реверсивный счетчик 13, переписывается код числа по нулевому адресу задатчика 20 кода в счетчик 12 импульсов и регистр 15, при этом высвечиваются соответствующие этому коду светодиоды блока 16 индикации. Через некоторый временной интервал, определяемый постоянной времени элемента 17 задержки триггер 6 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И 11 и выдавая сигнал Тото в ность",Аналогичным импульсом с выхода датчика 1 частоты триггер 5 устанавливается в единичное состояние, переводя в это же состояние ближайшим импульсом с выхода генератора 7 опорной частоты и триггер 4, который открывает элементы И 8, 9, и импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 и счетный вход счетчика 12. Импульсом переполнения счетчика 12 триггер 5 возвращается в исходное положение, при этом ближайшим импульсом с генератора 7 опорной частоты триггер 4 устанавливается в "0" и закрывает элементы И 8 и 9, Суммирование импульсов счетчиком 13 прекращается. В это же время единичный сигнал с инверсного выхода триггера 5 открывает элемент И 10 и импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты начинают поступать на вычитающий вход счетчика 13.п(0" - 1)где и - число диапазонов;О - кратность перекрытия,40 Период следования импульсов на выходе датчика 1 частоты зависит от скорости 45 вращения его кодового диска и количества импульсов й, снимаемых за один обо 60рот Т=Время, в течение которого триггер 4 на ходится в единичном состоянии, равноМТ 1 = -гигде 1 ги - частота импульсов генератора 6.Время, в течение которого триггер 5 на ходится а нулевом состоянии, равноГ 2 = Тх 71Значение выходного слова счетчика 13 йсч за один период следования импульсов с датчика 1 частоты Следующим импульсом с выхода датчика 1 частоты триггер 5 вновь переходит вединичное состояние, элемент И 10 закрывается, вычитание в счетчике 13 прекращается, а имеющийся на его выходах код 5считывается сигналом на установочном входе этого счетчика. Код поступает во внешние устройства и на адресные входы ПЗУ 18и 19, При этом счетчик 13 сбрасывается в "0"и начинается очередной цикл преобразования, Тем же импульсом с выхода чувствительного элемента 3 датчика 1 частотыпроисходит считывание информации из.ПЗУ 18 и 19,В ячейках ПЗУ 18 записана единица для 15близких к нулю значений выходного словасчетчика 13, которое поступает на адресныевходы ПЗУ 18, когда необходимо увеличитьчисло М, записываемое из него в счетчик 12,что приводит к изменению диапазона для 20измерения более низких частот, При этомдля той же частоты импульсов с датчика 1частоты значение выходного слова счетчика13 при очередном измерении будет значительно больше нуля, что позволит увеличить 25точность измерений, По аналогии в ячейкахПЗУ 19 записана "1" для близких к максимальному значений выходного слова счегчика 13, когда необходимо уменьшать числодля измерения более высоких частот. Условия выбора границ кода в выходном словесчетчика 13 для перехода к другому диапазону измерения определяются в каждомконкретном случае, исходя из требований ких погрешности, Число диапазонов выбирается на основании следующего критерияточности йсч = (т 1 - г 2)1 ги = 2 М - Тхги =.=2 М й би.60айПри считывании кода единицы с выхода какого-либо ПЗУ 18 или 19 содержимое счетчика 14 меняется на единицу, образуя новый адрес для считывания числа М в счетчик 10 в другом диапазоне измерений, При этом сигнал с выхода соответствующего ПЗУ 18 или 19 проходит также через элементы ИЛИ 21 и 22 и сбрасывает триггер 6, снимая сигнал "Готовность", закрывая элемент И 11 и блокируя процесс считывания информации с ПЗУ 18 и 19 в очередном цикле и реобразования.Таким образом следующий цикл преобразования проходит с предыдущим значением числа М, переписываемого из ПЗУ 20 в счетчик 12 при снятом сигнале "Готовность", а значит информация о частоте с выходов счетчика не считывается, так как не удовлетворяет требованиям точности, Следующим после блокировки устройства импульсом с выхода датчика 1 частоты задатчик кода 20 считывает новое значение числа М а счетчик 12, адрес которого определяется изменившимся состоянием выходов счетчика 14, тем самым осуществляется переход в новый диапазонизмерений. Однако этот импульс не проходит через закрытый элемент И 11 и выходное слово счетчика 13 не вызывает реакции ПЗУ 18 и 19, так как оно было вычислено со старым значением числа М, Этот же импульс, проходя через элемент 17 задержки. переводит триггер 6 в единичное состояние, восстанавливая сигнал Тотовность" и открывая элемент И 11, причем задержка времени выбирается такой, чтобы элемент И 11 открывался уже после прохождения импульса с датчика 1 частоты. Полученное в данном цикле преобразования значение выходного слова счетчика 13 и значение кода числа М с выхода задатчика кода 20 считывается во внешние устройства, так как сигнал Тотовность" имеется.Таим образом по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет автоматически изменять диапазон измерений преобразователя при получении кодов значений частоты близких к нулю и близких к максимальному, Это позволяет без участия оператора контролировать частоту тех исполнительных устройств, у которых она может меняться значительно (например частота вращения двигателя под нагрузкойи на холостом ходу).10 1751851 Формула изобретения Составитель В, СущенкоТехред М,Моргентал Корректор О. Кравцова Редактор С, Лисина,Заказ 2691 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Преобразователь частоты в код, содержащий датчик частоты, выход которого соединен с входом установки в "1" первого 5 триггера, установочным входом первого реверсивного счетчика, входом разрешения считывания задатчика кода, выходы первого реверсивного счетчика являются первой выходной шиной устройства, а суммирующий 10 и вычитающий входы соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход объединен с первы ми входами второго и третьего элементов И,входом синхронизации второго триггера и подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход второго элемента И объединен с вторым входом третьего элемента 20 И и подключен к прямому выходу второго триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами 25 задатчика кода, а выход переполнения соединен с входом установки в "0" первого триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера,отличающийся тем,что,сцелью 30 обеспечения автоматического выбора диапазона измерений, в него введены третий триггер, элемент задержки, два элемента ИЛИ, второй реверсивный счетчик, элемент И, регистр, блок индикации и два постоянных запоминающих устройства, адресные входы которых объединены и подключены к соответствующим выходам первого реверсивного счетчика, входы считывания первого и второго постоянных запоминающих устройств объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с входом элемента задержки, входом разрешения записи данных счетчика импульсов и регистра и подключен к выходу датчика частоты, выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами задатчика кода, а вход установки в "0" объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является шиной "Исходное", второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с входом установки в "0" третьего триггера, вход установки в "1" которого соединен с выходом элемента задержки, а прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И и является шиной Готовность", при этом выходы задатчика кода соединены с,соответствующими информационными входами регистра и являются второй выходной .шиной, выходы регистра соединены с соответствующими входами блока индикации.