Цифровой измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов

О П И С А Н И Е892410ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоцидлмстическихреспублик Т 0 ВС 10 МУ СИДЕТЕЛеСТВУ(23) Приоритет ло делам изобретеиий и открытийОпубликовано 23 12,81, Бюллетень 47 Дата опубликования описания 25. 12.8 1(72) Авторы изобретения Б, М. Березюк и Н. В. Кирианакн Львовский ордена Ленина политехнический"институт(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических системах управлния как для измерения длительности временных интервалов с учетом их весовых коэффициен 5 тов, так и для измерения частоты, периода и отношения частот двух электрических сигналов.Известны способ изрения частоты и1 О периода электрических сигналов, основанный на одновременном счете импульсов образцовой и неизвестной частот, и устройство, содержащее генератор образцовой частоты счетчики импульсов с клю 15 чами на входах, схемы совпадения, собирания и блок управления 1.1Однако это устройство обладает узкими функциональными возможностями и не позволяет производить измерения с вы20 сокой точностью.Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности является устройство измерения частоты и периода гармонического сигнала, содержащее двасчетчика импульсов с дешифраторами кодов, генератор образцовой частоты, входкоторого через первый элемент И соедитен со счетным входом первого счетчика,входной формирователь, выход которогочерез второй элемент И соединен со счетным входом второго счетчика и первымвходом третьего элемента И, первый триггер, установочный вход которого соединенс выходом третьего элемента И, прямойвыход соединен с управляющими входамипервого и второго элементов И, а инверснЫй выход - .с управляющим входомпроцессора, второй и третий трщтеры,четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И и элемент ИЛИ, причем выходдешифратора первого счетчика соединен свходом пятого элемента И, первый входкоторого соединен с входом первого элемента И, а выход - с установочным входом второго триггера, выходы дешифрато.ра второго счетчика соединены с входамишестого элемента И, управляющий выход25 гце Т - суммарная длительность М временных интервалов (периодов) .Однако устройство не позволяет полностью использовать информацию о те 30 кущей фазе сигнала, т,е. учитывать отдельные временные интервалы со своими весовыми коэффициентами, что не позволяет производить измерения с высокой точностью и помехоустойчивостью. Устройство обладает также узкими функциональными воэможностями.Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных воэможностей.Поставленная пель достигается тем, что в цифровой измеритель частотно- временных параметров электрических сигналов, содержащий два счетчика, шесть элеменТов И, микропроцессор, шина данных которого соединена с информациоы ными входами первого и второго счетчиков, счетные входы которых подкшочены к выходам соответственно первого и второго элементов И, элемент ИЛИ, три трщтэра, выход третьего элемента И соединен с первым входом первого тригге-, ра, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И, а инверсный - к первому входу микропроцесСОра, ПЕРВая И ВТОрая ВХодНЫЕ ШИНЫ ПОд ключены к первым входам соответственно первого и третьего элементов И, введены два счетчика информационные входы кото 40 процессора соединен со вторым входом третьего элемента И, установочный вход второго триггера соединен с выходом шестого элемента И первый вход седьмого элемента И соединен с выходом третьего триггера, входы элемента ИЛИ соединены с выходами четвертого и седьмого элементов И, а выход - со сбросовым входом первого триггера, информационные входы процессора соединены с выходами первого 0 и второго счетчиков, выход первого элемента И соединен со вторым входом седьмого элемента И, выход второго элемента И - со вторыми входами четвертого и шестого элементов И а выход второ-, то триггера подключен к первому входу четвертого элемента И 21В этом устройстве в режиме измерения периода производят развертывающее измерение М периодов входного сигнала и в качестве результата измерения Т, используют среднее арифметическое - это. случай усреднения с равными весами 0 4рых соединены с шиной. данных микропроцессора, шина управления которого подключена к управляющим входам всех счетчиков,первая входная шина подключена к вторымвходам первого и второго элементов И,прямому выходу второго триггера и первому входу четвертого элемента И, выходкоторого соединен со счетным входомтретьего счетчика; вторая входная шинаподключена к первым входам пятого ишестого элементов И, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго триггера, инверсный выход которогоподключен ко вторым входам микропроцессора и четвертого элемента И, третийвход которого соединен с третьим входомпервого элемента И, прямым выходомпервого триггера и вторым входом шестого элеме,та И, выход которого подключен к счетному входу четвертогосчетчика и третьему входу микропроцессора, первый выхоц которого подключенк первому входу третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены со вторыми входами пятого и третьего элементов И, выход пятого элемента И подключен ко второму входупервого триггера, вьходы второго и четвер, того счетчиков и второй выход микропроцессора, через элемент ИЛИ подключены ковторому входу третьего триггера.На чертеже представлена блок-схемаизмерителя частотновременных параметров,Измеритель содержит микропроцессор 1,счетчики 2-5 импульсов, элемент ИЛИ6, элементы И 7-12 и триггеры 13-16,Выходы микропроцессора 1 соециненыс входом элемента ИЛИ 6 и сбросовымвходом триггера 13, три его входа соединены соответственно с инверсным выходом триггера 14, инверсным выходомтриггера 15 и с выходом шестого элемента И 7. Счетчики 2-5 подключены кшине данных и шине управления микропроцессора 1, входы этих счетчиков соединены соответственно с выходами элементов И 7-10, выход счетчика 2 соединен с вторым, а выход счетчика 3 соединен с третьим.входами элемента ИЛИ 6,выхоц которого поцключен к ус тановочновочному входу триггера 13, Вхоцы элементов И 7-10 подключены к прямомувыходу триггера 14, входы элементов И8-10, кроме того, соединены между собой свободные входы элементов И 9 и10 подключены соответственно к прямомуи инверсному выходам триггера 15. Оцним иэ входов элемента И 8 соединен с"с - полученное среднее значение из.меренных временных интерваловв результате весовой обработки;- поЛученное среднее значение из 1сРмеренных временных интерваловпри равных весах интервалов.При измерении частоты периода или отношения двух частот ко входу 1 подключают источник большей частоты, а ко входу 2 источник меньшей частоты. Резуль тат иЬмерения определяют по показаниямсчетчиков 2 и 3Йй =% -т 1 Р Ц 3й= 0, =-Дгде %.1 - первая (меньшая) частота;- вторая (большая) частота.По сравнению с известными, предлагаемый измеритель обладает существенными преимуществами, Введение новых элементов и образование новых связей позволяет расширить функциональные возможности измерителя и производить из.- , мерение частоты, периода отношения частот и заданного числа временных интервалов с учетом их весовых коэффициентов. Весовая обработка существенно повышает точность измерения (при М)1 обеспечивает относительную погрешность на уровне 1 О ) и уменьшению шумовой с оставляющей погрешности. Прекращение счета импульсов по сигналам переполнения счетчиков позволяет повысить быстродействие, в воэможность прекращениясчета по сигналам переполнения двух счетчиков или по команде микропроцессора 1 расширяет возможности устройства и повышает надежность получения результатов. Измерение отдельных интервалов в процессе измерения позволяет делать качественную оценку исследуемого технологического или какого-то другого , процесса. Воэможность математической обработки микропроцессором полученной информации в процессе счета импульсов или после него повышает качественные характеристики измерения, позволяет представлять результат в единицах первичной величины в удобном для оператора, вице, формировать управляющие сигналы для корректировки состояния обьекта ис следования. формула изобретения Оифровой измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов,содержащий двв счетчика, шесть элементов И микропроцессор, шина данных ко-, торого соединена с информационными входами первого и второго счетчиков,/счетные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И, элемент ИЛИ, трн триггера, выход третьего элемента И соединен с первым входом первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго элемента И, а инверсныйк первому входу микропроцессора, перваяи вторая входные шины подключены к пер)вым входам соответственно первого и 45 третьего элементов И, о т л и ч а ив щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, в него введеныдва счетчика, информационные входы которых соединены с шиной данных микропроцессора, шина управления которогопопхлючена к управляющим входам всехсчетчиков, первая входная шина попключена к вторым входам первого И и второго элементов И, прямому выхопу второго триггера и первому входу четвертогоэлемента И, выход которого соединен сосчетным входом третьего счетчика, вторая входная шина подключена к первымвходам пятого и шестого элементов И,выход третьего элемента И соединен сосчетным входом второго триггера, инверсный выход которого подключен ко вторымвходам микропроцессора и четвертого элемента И, третий вход которого соединенс третьим входом первого элемента И,прямым выходом первого триггера и вторым входом. шестого элемента И, выходкоторого подключен к счетному входу четвертого счетчика и третьему входу микропроцессора, первый выход которого подключен к первому вхопу третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены со вторыми входами пятого и третьего элементов И, выход пятого элемента И подключен ко второму входу первого триггера, выходы второго и четвертого счетчиков и второй выход микропропроцессора через элемент ИЛИ подключены ко второму входу третьего триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кирианаки Н. В Дудыкевич В. Б. методы и устройства цифрового измерения низКих и инфранизких частот. Львов фВыща школами 1975, с. 32 37,2, Авторское свидетельство СССР по заявке М 2716031 22,09, 79,Сост;авитель П. ПлетневаРедактор И. Юрковецхнй Техреа С. Мигунова Корректор Л, БокшанЗаказ:11288/70 Тираж 460 Подписное ВНИИПИ Госупарственного комитета СССР ио депам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., а 4/5 Фиииал ППП фПатеитф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4