Частотный компаратор

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике, может быть использовано для допускового контроля частоты вращения вала путем к"нтроля5 частоты импульсов, получаемых от дат чика оборотов, и является усовершенствованием изобретения по ав. св. йф 570193.Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля частоты за счет исключения возможности формирования ложных сигналов на выходных шинах.На Фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства; на фиг, 2-4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 2 импульсов, выходы которого поразрядно соединены с входами первых групп вхо" дов первого 3 и второго 4 элементов совпадения. Выход элемента 4 совпаде ния соединен с Б-входом первого триггера 5, выход которого соединен с 0-входом второго триггера б. Выход элемента 3 совпадения соединен сБ-входом третьего триггера 7, выход которого соединен с П-входом четвертого триггера 8, С-вход которого соединен с С-входом триггера б и Б-входом пятого триггера 9, Вход сброса счетчика 2 соединен с К-входами триггеров 5 и 7, С выходом первого Формировате- З 5 ля 10 импульсов и с Б-входом шестого триггера 11.Вход формирователя 10 соединен с выходом второго формирователя 12 импульсов. Инверсный выход триггера б соединен с первым входом первого элемента И 13, выход Формирователя 12 соединен с первым входом второго элемента И 14. Инверсный выход триггера 8 соединен с первым входом третьего элемента И 15, прямойвыход триггера б соединен с первым входом четвертого элемента И 16. Вход формирователя 12 соединен с входнойшиной 17, входы вторых групп входовэлементов 3 и 4 сравнения образуютсоответственно первую 18 и вторую 19кодовые вины, а выходы элементов И 13,15 и 16 образуют соответственно выходные шины 20-22. Выход переполн".ниясчетчика 2 соединен с К-входами триггера 9 и триггера 11 выход которогосоединен с вторым входом элемента И14, выход которого соединен с Б-вхо дом триггера 9, выход которого соединен с третьим входом элемента И 13 и вторыми входами элементов И 15 и 1 б. Второй вход элемента И 13 соединен с прямым выходом триггера 8.Устройство работает следующим образом.Импульсы контролируемой частоты Е к поступают на вход формирователя 12, который формирует импульс малой длительности по заднему фронту каждого входного импульса, при этом формирователь 10 вырабатывает вторую после довательность импульсов с тем же периодом, задержанную относительно первой на длительность импульса, формируемого Формирователем 12. На счетный вход счетчика 2 поступают импульсы от генератора 1 опорной частоты 1, Счетчик 2 работает в циклическом ре" жиме, т.е. накапливает импульсы опорной частоты в течение каждого периода контролируемой частоты с последующим сбросом в нуль в конце каждого периода импульсом формирователя 1 О. В течение периода контролируемой час" тоты счетчик 2 выдает на входы первых групп входов элементов 3 и 4 совпадения сигналь 1 своего текущего состояния. Код, формируемый на выходах счетчика 2, меняется от нуля до максимальной величины пропорциональной периоду Ткпк = Егоч тегде Ггоч частота импульсов генератора 1, а в случаеотсутствия входного сигнала до величины и ,=- 2 -1, соответствующейРемкости счетчика 2, где Р - разрядность счетчика 2. Йа входы вторых групп входов элементов 3 и 4 совпадения поступают опорные коды, соответствующие граничным частотам. Так, на входы второй группы входов элемента 3 совпадения - код частоты, соответствующий верхней границе поля допускагочЯпоогНа входы второй группы входов зле" мента 4 совпадения поступает код частоты, соответствующий нижней границе поля допуска Е гоы4доогНпри этом ИИПроцесс контроля частоты осуществляется следующим образом,5 1555При включении питания устройствавсе переключающиеся элементы, триггеры устанавливаются в исходное состояние логического "0". Первый импульсконтролируемой частоты Г поступаетна Формирователь 12, выходной сигналкоторого запускает формирователь 10,при этом импульс с выхода Формирователя 12 не проходит через элементИ 14, который закрыт нулевым .сигналом с выхода триггера 11, поэтомутриггеры 6, 8 и 9 по прежнему остаются в исходном состоянии и на выходныхшинах 20"22 не формируются выходныесигналы. Тем самым устранен недостаток известного устройства - Формирование недостоверных выходных сигналовво время первого измерения частоты,выходные сигналы сформированы по завершении процесса измерения. На выходе формирователя 10, по окончаниисигнала на его входе, формируетсяимпульс, который поступает на Б-входтриггера 11 и переключает его. Сигнал уровня логической "1" с его прямого выхода поступает на второй входэлемента И 14, открывая его для прохождения с выхода Формирователя 12при приеме второго входного импульса .Кроме того, импульс с выхода Форми "рователя 10 поступает на обнуляющиевходы счетчика 2 и триггеров 5 и 7 иприводит их в состояние логического"0". С этого момента начинается контроль частоты входного сигнала,На фиг. 2 представлена временнаядиаграмма работы устройства допускового контроля частоты. Условные обозначения на временных диаграммах Фиг.2-4 соответствуют номерам элементови шин устройства на Фиг. 1; на Фиг.2 а -входные сигналы контролируемойчастоты Е, на Фиг. 2, б и в - импульсы, Формируемые соответственно на выходах Формирователей 12 и 1 О; наФиг. 2, г условно показано увеличениечисла в счетчике 2, считающего в течение периода контролируемой частотыимпульсы генератора 1; Т 5 и Т - пороговые числа, запрограммированныена опорных входах в элементах совпадения и определяющие соответственноверхнюю и нижнюю границу допуска почастоте (периоду). Как видно на фиг.2, г, счетчик 2 начинает и заканчивает счет по приходу задних фронтовсмежных контролируемых импульсов;на Фиг. 2, д - формирование сигнала 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 уровня логической "1" на выходе триггера 11, разрешающего прохождение через элемент И 14 лишь второго синхроимпульса, формируемого на выходе формирователя 12; на фиг. 2, е - отсутствие сигналов на выходах элементов 4-6, поскольку число, записанное в счетчике 2, превысило лишь меньший порог, определяемый нижней границей допуска частоты и вызвало срабатыва" ние лишь элемента 3 совпадения; на Фиг. 2, ж - импульс, формируемый элементом 3 совпадения в момент совпадения текущего состояния счетчика 2 и порога Т; на Фиг. 2, з - сигнал уров" ня логической "1" на прямом выходе триггера 7, существующий от момента превышения порога в элементе 3 совпадения до момента прихода синхроимпульса по заднему фронту второго импульса контролируемой частоты," на Фиг, 2, и - импульс, прошедший через элемент И 14. С приходом этого импульса на триггеры 6, 8 и 9, триггеры 8 и 9 (фиг, 2, к) переключаются в состояние логической "1" и на выходной шине 20 формируется сигнал уровня логической(фиг. 2, м), на шинах 21 и 22 уровни логического "0" (фиг. 2, л и н); на Фиг. 3, а - диаграмма работы устройства при частоте входного сиг" нала ниже нижнего допуска (1( Г). Отличие данной диаграммы от предыдущей в том, что число импульсов гене" ратора 1, сосчитанных счетчиком 2 (фиг. 3, г), превысило пороговые числа Т и Т, определяющие нижнюю и верхнюю границу допуска по частоте, Поэтому оба элемента 3 и 4 совпадения сформировали короткие выходные сигналы (фиг. 3, е и ж), которые переключили триггеры 7 и 5 в состояние логической "1" (фиг. 3, е и ж); на фиг.3, и " на прямых выходах триггеров 6, 8 и 9 после поступления на них сигна" ла с выхода элемента И 14 появился выходной сигнал, соответствующий уров" ню логической "1". На шине 2 Формируется выходной сигнал "Меньше" (фиг.3, и); на Фиг. 4 - диаграмма работы устройства при контроле сигнала с частотой, большей верхнего порогового значения. Кроме того, представлены эпюры, показывающие работу устрой" ства при пропадении входного сигнала Г (импульсы 3 и 4) во время контроля частоты; на Фиг. 4, б и в - импульсы на выходах соответственно Форми 7 1843рователей 12 и 10; на фиг. 4, г - завремя измерения первого периода меж-,ду импульсами 1 и 2 счетчик 2 не успевает насчитать число импульсов опор"ного генератора, превышающее меньший5порог, поэтому элементы 3 и 4 совпадения не формируют входные сигналы.Триггеры 5-8 остаются в исходном состоянии логического "0" и при поступ 1 Олении второго входного импульса, импульс с выхода элемента И 14 переводит в состояние логической "1" только триггер 9 (фиг, 4, и), При этомна шине 21 формируется выходной сигнал "Больше" (фиг. 4, к), Если послеприхода (Фиг. 4, а) импульсов дальнейшее поступление импульсов прекращается, счетчик 2 считает импульсыгенератора 1 до переполнения. И хотятриггеры 5 и 7 при этом переключилисьв состояние логической "1" (фиг,с и ж), но из-за отсутствия импульсовэта единица не переписана в триггеры6 и 8, а сформированный счетчиком 2 25сигнал переполнения, поступив наК-вход триггера 9, переключает егов состояние логического "0". Сигналуровня логического "0" с прямого выхода триггера 9 запрещает формирова- ЗОние выходных сигналов, поскольку возникает неопределенность и устройствоне может определить отсутствует ливходной сигнал постоянно либо периодего,поступления стал существенно больше порогового значения.Технико-экономическая эффективностьтехнического решения заключается вповышении достоверности результатовдопускового контроля частоты за счет 40исключения возможности формированияложных выходных. сигналов при отсутст"вии входного сигнала либо пропаданияего в процессе контроля.Так, в случае выхода из строя дат 45 чиков и прекращения поступления на входную шину устройства импульсов контролируемой частоты, результат пос. леднего измерения сохраняется на одной из выходных шин устройства в те" чение времени заполнения счетчика 2 импульсами генератора 1 опорной частоты. По окончании этого времени выходной сигнал - результат последнего измерения автоматически снимается с выходных шин устройства в отличие от известного, в котором при попадании входного сигнала результат последнего измерения сохраняется и устрой гво не отслеживает действительные изменения частоты входного сигнала, При от" сутствии входного сигнала с начала процесса контроля устройство так же не формирует ложных выходных сигналов в отличие от известного, на выходе которого Формируется сигнал частоты "Больше" как при действительном превышении частоты контролируемого сигнала верхнего порога допуска, так и при полном отсутствии входного сигнала.Формула изобретенияЧастотный компаратор по авт. св. У 570193, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля частоты за счет исключения возможности Форми" рования ложных сигналов на выходных шинах, в него введены второй элемент И, включенный между выходом второго Формирователя импульсов и С-входами второго и четвертого триггеров, тре" тий элемент И, включенный между инверсным выходом четвертого триггера и второй выходной шиной, четвертый элемент И, включенный между прямым выходом второго триггера и третьей выходной шиной, а также пятый и шес" той триггеры,причем выход шестого триггера соединен с вторым входом второго элемента ИЗ-вход - с выходом первого Формирователя импульсов, а К-вход с выходом переполнения счетных импульсов и с К-входом пятого триггера, Я-вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с третьим входом первого элемента И и с вторыми входами третьего и четвер" того элементов И.1555843 Со довицРедактор Г. Гербер ТеД Корректо сииишине 6 Т обрете ри ГК о омитета по осква, Искал ро ина,1 ул, Га каз 562ИИПИ ГосудаРствен113 ег щ тисноеткрытид 4/ льский комбинат "Патент", г. Ужго