Измерительный преобразователь частота-напряжение

(5 Й) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЧАСТОТА - НАПРЯЖЕНИЕ оиизмеаИзобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в измерительных устройствах, предназначенных для преобразования частоты электрических сигналов в напряжение постоянного тока.Известны преобразователи частота- напряжение, содержащие формирователь длительности осредняемых импульсов, состоящий из кварцевого генератора, счетчика заданного числа импульсов, схемы совпадения, триггера, и линейное осредняющее устройство 13 .К недостаткам известных устройств относится недостаточная точность преобразования, связанная с ограничениями точности сигнала, передаваемого постоянным напряжением, а именно, потери на проводах, помехи и ограничен" ная разрешающая способность.Наиболее близким по техническ " сущности к изобретению является рительный преобразователь частот напряжение, содержащий формирова 2тель длительности осредненных импульсов, состоящий иэ кварцевого генера"тора, элемента И, счетчика заданногочисла импульсов и триггера, блок линейного осреднения, дополнительныйсчетчик импульсов, регистр памяти,логический элемент сравнения кодов ивыходной триггер 121Недостатком этого преобразователяявляется низкая точность при преобразовании низких частот, так как постоянная времени блока линейного осреднения должна быть сделана достаточнобольшой, что приводит к увеличениюдинамической погрешности,На практике во многих случаях,какнапримерпри измерении скоростивращения авиационных двигателей,приходится измерять частоту синусоидального сигнала. При синусоидальной форме входного сигнала динамическая погрешность может быть сниженрза счет удвоения входной частоты спомощью формирователя импульсов при2327 3 89Г.,;,. О,. сннусоидь чср 3 ноль и по"следующего устранения погрешности,связанной с неодинаковостью двух полупериодов синусоиды,Цель изобретения - увеличение точности при преобразовании синусоидального входного сигнала.Указанная цель достигается тем,что в измерительный преобразовательчастота-напряжение, содержащий последовательно соединенные генератор,элемент И и первый счетчик импульсов,первый триггер, выход которого соединен со вторым входом элемента И, ивторым входом первого счетчика, последовательно соединенные второйсчетчик импульсов, регистр памяти илогический элемент сравнения кодовпри этом выход первого сцетчика соединен с первым входом первоготриггера, сцетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора,а выход этого счетчика соединен совторым входом логицеского элементасравнения кодов, выход которого подключен к первому входу второго триггера, введень 1 дополнительно два Формирователя, триггер и элемент И,причем вход первого формирователя является входом преобразователя, входвторого формирователя соединен с выходом первого триггера, выход второго Формирователя соединен с первымвходом дополнительного триггера, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен со вторымвходом первого триггера, а выходпервого Формирователя соединен совторым входом второго счетчика вторым входом второго основного триггера, вторым входом дополнительноготриггера и вторым входом дополнительного элемента И.Таким образом, введение первогоформирователя импульсов при переходесинусоиды через ноль, связанного совходом преобразователя, позволяетполучить на его выходе удвоеннуювходную частоту, тем самым уменьшивпостоянную времени блока линейногоосреднения, а, следовательно, и динамическую погрешность преобразователя,а осреднение неравномерности полу"периодов синусоиды не приводит к появлению погрешности и снижению точности преобразования,На Фиг.1 приведена функциональнаясхема предлагаемого преобразователя 5 1 О 5 2 О 25 зо 35 40 45 50 55 частота - напряжение; на фиг.2осциллограммы напряжений на выходахблоков преобразователя,Устройство содержит кварцевый генератор 1, элемент 2 И, счетцик 3заданного числа импульсов, первыйтриггер 4, блок 5 линейного осреднения, счетчик 6 импульсов, регистр 7памяти, логический элемент 8 сравнения кодов, второй триггер 9, Формирователи 10 и 11 импульсов, триггер12 и дополнительный элемент 13 И.На входе преобразователя включенформирователь 10 импульсов при переходе синусоиды через ноль. К выходутриггера 4 подключен второй Формирователь 11 импульсов при положительном перепаде напряжения, а выход формирователя 1 соединен с первым входом дополнительного триггера 12, второй вход которого подключен к выходуФормирователя 10, а выход связан спервым входом дополнительного элемента 13 И, второй вход которого такжеподклюцен к выходу Формирователя 10,а выход дополнительного элемента 13И соединен со вторым входом первоготриггера 4.На Фиг.2 обозначены входной синусоидальный сигнал 14 на входе формирователя импульсов 10, выходныеимпульсы 15 на выходе Формирователяимпульсов 10, выходные импульсы 16триггера 12, выходные импульсы 17элемента И 13, выходные импульсы 18триггера 4, выходные импульсы 19 Формирователя 11.Измерительнь 1 й преобразовательчастота - напряжение работает следующим образом.При поступлении на вход преобразователя синусоидального сигнала 14фиг.2) цастотой К, Формирователь10 импульсов формирует короткие импульсы 15 при переходе через нольчастотой 2 Х. Первый импульс из импульсов 15 устанавливает второй триггер 9 в единицу, а счетчик 6 импульсов - в ноль. Импульсы 15, совпадающие с уровнем единицы на выходе триг-гера 12, вызывают импульсы 17 на выходе элемента 13 И, который поступаетна вход триггера 4 и устанавливает наего выходе напряжение 18, При этомэлемент И начинает пропускать импульсы кварцевого генератора 1 на счетчик3 заданного числа импульсов, которыйвырабатывает по истечении времени 7выходной импульс. Длительность Т боль5 89 ше периода измеряемой частоты. В конце этого отрезка времени измеряется отрезок времени т 1 , равный- щ Т, где Т - период импульсов 15, а 1 п - количество целых периодов, укладывающихся в интервале времени тВыходной импульс счетчика 3 устанавливает триггер 4 в ноль и заносит в регистр 7 памяти код со счетчика 6. С момента установления триггера 4 в ноль прекращается поступление сигналов с элемента 2 И на счетчик 3 и счетчик 3 обнуляется. В регистре 7, таким образом, хранится код, соответствующий времени1,Счетчик 6 с приходом каждого импульса 15 начинает счет импульсов кварцевого генератора 1 с нуля. Когда код в счетчике 6 совпадает с кодом регистра 7 памяти, логический элемент 8 сравнения кодов обнуляет выходной триггер 9. С триггера 9 на блок 5 линейного осреднения поступают импульсы с частотой 2 Х и длительностью Сю .Блок 5 линейного осреднения вырабатывает напряжениеЦ = Е - , =Ь - = Е ф 2 Е-щ) Ч 4 ф- п 1 Т Т Т где Е - амплитуда осредняемых имйульсов,Из Формулы видно, что при изменении частоты в узком диапазоне от щ ж+1- до , выходное напряжение изменяется от 0 до Е.При установлении уровня единицы напряжение 18 на выходе триггера 4 Формирователь 11 импульсов вырабатывает импульсы 19, устанавливающие триггер 12 в единицу, и тем самым нейтрализуют действие первого счетного импульса с Формирователя 11. Благодаря этому каждый следующий импульс 18 длительностью С на выходе триггера 4 начинается через нечетное количество периодов импульсов 15 формирователя 10.В результате неодинаковость двух полупериодов синусоиды, возникающая за счет ее искажения, приводит к поочередному отклонению измеряемой величины Ю 1 в большую и вменьшую сторону от номинала. Эти отклонения осредняются в блоке линейного осреднения 5 и не приводят к появлению2327 6 1 о 35 13 о 5 зо 40 45 погрешности преобразования, а за счетудвоения входной частоты Формирователем импульсов 10 постоянная времениблока линейного осреднения 5 можетбыть сделана вдвое меньше и такимобразом, уменьшена динамическая погрешность преобразователя. Формула изобретения Измерительный преобразователь частота - напряжение, содержащий последовательно соединенные генератор, элемент И и первый счетчик импульсов, первый триггер, выход которого соеди-. нен со вторым входом элемента И, и вторым входом первого сцетцика, последовательно соединенные второй счетчик импульсов, регистр памяти и логический элемент сравнения кодов, при этом выход первого счетчика соединен с первым входом первого триггера, счетный вход второго сцетцика соединен с выходом генератора, а выход этого счетчика соединен со вторым входом логического элемента сравнения кодов, выход которого подключен к первому входу второго триггера, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью увелицения точности преобразования, в него дополнительно введены два формирователя, триггер и элемент И, причем вход первого формирователя является входом преобразователя, вход второго формирователя соединен с выходом первого триггера, выход второго формирователя соединен с первым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, а выход первого формирователя соединен со вторым входом второго счетчика, вторым входом второго основного триггера, вторым входом дополнительного триггера и вторым входом дополнительного элемента И. Источники информации,принятые во внимание при.экспертизе1. Авторское свидетельство СССРН 398876, кл.6 01 К 19/26, 1973.2. Авторское свидетельство СССРй 549750, кл,6 01 й 19/26, 1977892327 Корректор Г.Огар Зака о илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Составитель В.Муледактор Н.Пушненкова Техред Л. Пекарь ет е е т т ета иеетеииет ат 11243/66 Тираж 735 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб