Цифровой частотомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) (111 0 4 С О В. 23/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ РЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Р 33 онкова и В. А,88.8)свидетельствоС 01 К 23/00Авторское свидетельство С406169, кл. С 01 К 23/1.О,54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР57) Изобретение может быть иовано в системах измерения итического регулирования. Цифр СС 19 ССР 197 споль авто овой(22) 03, 11,86 (46) 07.09.88. (71) Опытное п ческое предпри тика" (72) Г, Л. Вор (53) 621.317(0 (56) Авторское У 1018036 кл. зв одс твенно-техние Уралчерметавтомачастотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, триггеры 2 и 3, счетчики 6-10, элементы И 11-16, элементы17-19 задержки, распределитель 21 импульсов, групповые элементы И 22 и 24и элемент И 23. В частотомер введенытриггеры 4 и 5, элемент 20 задержкии блок 25 индикации, Предлагаемыйчастотомер обладает повьппенной надежностью функционирования за счет выработки взаимосвязанных команд науправление его узлами. Вследствиеупорядочения определения алгебраического результата целой и дробной частей периода измеряемой частоты порышается точность измерения. 3 ил.3 14221стоты Г за эталонный интервал времени Т,Если подсчет импульсов целой части (фиг. 3 а,б) производить начинаяс второго импульса измеряемой частотыот момента начала измерения, время,равное одному полному периоду измеряемой частоты, может быть отведено длявспомогательных операций (вычислениедробной части, коррекция счетчика целой части по результатам вычислениядробной, запись информации из счетчичов в выходные устройства).Генератор 1 вырабатывает импульсыэталонных частот Р, Г Г, причемдля удобства деления Г = КЕ, гдекоэффициент К может принимать значения, кратные основанию системы счисления результата измерения, и определяется степенью точности, с которойнеобходимо вычислять результат дробной части. Тач, если необходимо иметьрезультат измерения в десятичной системе счисления с точностью до десятых долей периода, К = 10.С появлением на выходе генератора1 очередного импульса эталонного интервала измерения Т триггер .2 устанавливается в состояние, при чоторомоткрывается элемент И 11, В счетчик6 начинают поступать импульсы с ча-.стотой Г, для измерения интервала1"(фиг. 2 г,д). Триггер 4 устанавливается в состояние, при котором элементИ 16 закрыт, и импульсы измеряемой35частоты в счетчик 8 целой части непоступают.С приходом первого (после началаизмерения) импульса измеряемой часто"ты триггер 2 устанавливается в состояние, при котором закрывается элементИ 11 и зачанчиваетса счет числа ю ,а триггер 3 - в состояние, при котором элементы И 13 и 14 зачрываются,,доступ в счетчик 7 импульсов чвантования целого периода Тх частотой Ги импульсов сброса пРечращается, аэлемент И 12 открывается, запусчаяраспределитель 21 импульсов. Начинается процесс деления содержимогосчетчика б (4 ;) на содержимое счетчича 7 (Тх )В счетчике 7 ч моменту делениянаходится число Т последнего передначалом измерения периода измеряемойчастоты, тач чач благодаря наличиюэлемента 17 задержки импульс сбросана вход элемента И 14 приходит позже,734чем сигнал запрета с выхода триггера 3, и счетчик 7 в начале этого периода не сбрасывается.4 -сДеление Т осуществляется долцелых единиц путем поразрядного цикличесчого вычитания числа Т; и л С;с помощью элемента И 22, управляемогораспределителем 21 с частотой Г., Вконце каждого цикла вычитания имплуьсс выхода последнего каскада распределителя 21 через отчрытый групповойэлемент И 23 поступает на вход сложения счетчика 9 и на вход вычитаниясчетчика 10. Деление происходит домомента срабатывания старшего значового разряда счетчика б, т,е. до техпор, пока остаток в счетчике делимого не будет меньше делителя. Такимобразом, на выходе счетчика 6 формируется сигнал "Конец деления", чото"рый зачрывает элемент И 23, запрещаяпрохождение импульсов в счетчики 9 и1 О, устанавливает триггер 3 в состояние . При этом отчрываются элементы И 13 и 14 (вновь начинается периодический сброс и заполнение счетчича 7), зачрывается элемент И 12, иделение зачанчивается,В счетчике 9 записывается резульДТтат деления ", а в счетчике 10 -ТхЛ -1 6 С д- где - ре з ульТх(,-1тат деления в предыдущем цикле.ЛПричем, если , ( ," , наТ;Т лвыходе заема счетчика 10 формируетсяимпульс заема, который устанавливаеттриггер 5 в состояьпы, при которомэлемент И 15 закрыт. По концу делениякоррекция результата целой части непроводится, т.е. не записывается дополнительная единица (формула 1),тач чач она была занята при вьгшта-ЛЕ;ЬС,Если - " ь , на выходе счетТчика 10 импульс заема не формируется,и триггер 5 остается в состоянии,при котором элемент И 15 открыт,разрешая запись дополнительной единицы по сигналу "Конец деления", согласно формулы (1).табло для отображения этой информации. Сигнал с выхода элемента 19 открывает групповой элемент И 24 и переписьвает по входу Б счетчика 10информацию Т " .из счетчика 9.д 1кСигнал с выхода элемента 20 задержки устанавливает счетчики 6 8 и9 в нулевое состояние, подготавливаяих к очередному циклу измерения, атриггер 5 - в состояние, при которомэлемент И 15 открыт. Суммарное времявсех элементов задержки СрТ, Всевспомогательные операции заканчиваются к моменту появления второго импульса измеряемой частоты. Начинаясо второго импульсы измеряемой частоты 1-го цикла измерения поступают всчетчик 8 целой части через открытый(сигналом с выхода триггера 4) элемент И 16 до начала (+1)-го интервала измерения Тд(+1),С появлением переднего фронта сигнала Г (1+1)-го цикла измерения указанные процессы повторяются. Результат 1-го цикла измерения получаютпосле онончання деления в еС впрнТэтом в счетчик 10 дробной части эаписывается числов ". - , )Т ТНачиная со второго импульса Г смомента начала Т,(+1) счетчик 8 считает целую часть (+1)-го цикла измерения и т.д. Указанные операции повторяются.За счет выработки взаимосвязанныхкоманд на управление узлами цифрового частотомера повышается надежностьего функционирования. Вследствие упорядочения определения алгебраического результата целой и дробной частейпериода измеряемой частоты повышается точность измерения,Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, первый выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второго триггера и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора эталонной частоты и с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера, а выход соединен с входом 5 1422173ряемой частоты в счетчик 8 целой части, запускает линию задержки из элементов 18-20 задержки.Элемент 17 задержки обеспечивает5исключение сброса счетчика 7 от первого импульса измеряемой частоты Гв интервале измерения Тд, который одновременно воздействует на триггер 2,а последний - на триггер 3, закрывая 10элемент И 14 для дрохождения ээогоимпульса на вход сброса счетчика 7.Минимальная длительность задержкиэлемента 17 определяется временемпрохождения сигнала от момента воздей 15ствия по входу К триггера 2 до момента окончания закрьвания элемента И 14(сигналом с выхода триггера 3), аМаксимальная - коэффициентом запасанадежной работы с учетом флюктуаций 20Учитываемых временных параметров указанных элементов рассматриваемойЭлектрической цепи,Элементы 18-20 задержки предназнаЧены для той же цели, что и элемент 2517 - для разнесения во времени вспомогательных операций, а именно: элемент 18 обеспечивает задержку сигнала записи информации в блок 25 индикации из счетчиков 9 и 1 О на время(с коэффициентом запаса) переходныхпроцессов в счетчике 10 от последнегосигнала с выхода элемента И 23, котоРый в принципе во времени может совпасть с входным сигналом элемента 18(с выхода счетчика 6); элемент 19обеспечивает задержку операции переписи информации из счетчика 9 в счетчик 10 по отношению предыдущей операции (перепись из счетчика 1 О вблок 25 индикации); элемент 20 обеспечивает задержку операции сбросасчетчика 9 относительно предыдущейоперации переписи информации.Минимальные длительности элементов 8-20 задержки определяются временем прохождения сигналов по соответствующим цепям и выбираются аналогично рассмотренному для элемента17 задержки,Сигнал с выхода элемента 18 переписывает результат (х)-го циклаизмерения из счетчика 8 целой частии счетчика 10 дробной части в блок 25индикации, представляющий собой. буферный регистр, который принимаетинформацию счетчиков 8 и 10 и хранитее до окончания следующего цикла измерения, и сопряженное с ним цифровоераспределителя импульсов, разрядныевыходы которого подключены к первымвходам третьего группового элементаИ, выходы которого подключены к соответственным разрядным входам первогосчетчика, второй счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, вторые входы третьего группового элемента И подключены к выходу 10второго счетчика, третий выход генератора эталонной частоты соединен спервым входом четвертого элемента И,второй вход которого соединен с вторым выходом второго триггера и первым 15входом пятого элемента И, а выход соединен со счетным входом второгосчетчика, установочный вход которогосоединен с выходом пятого элементаИ, второй вход которого через первый 20элемент задержки подключен к второмувходу первого триггера и являетсявходом частотомера, выход второго -элемента задержки соединен с установочным входом третьего счетчика, счет ный вход четвертого счетчика подключен к выходу шестого элемента И, агрупповой выход через седьмой групповой элемент И подключен к групповомуразрядному входу пятого .счетчика, 30счетный вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый входкоторого подключен к выходу первогосчетчика и второму входу второготриггера, а второй - к выходу распре- З 5делителя импульсов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения и надежностиработы, в него введены четвертый элемент зад ржки, восьмой и девятый элементы И, третий и четвертый триггерыи блок индикации, первый вход третьего триггера соединен с первым вькодомгенератора эталонной частоты, второйв од - с выходом первого счетчика,с входом третьего элемента задержкии с первым входом восьмого элементИ, выход третьего триггера соединенс первым входом девятого элемента И,второй вход которого подключен к входу частотомера, выход девятого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, третий вход которогосоединен с выходом восьмого элементаИ, второй вход которого подключен квыходу четвертого триггера, .первыйвход которого соединен с установочнымвходом первого счетчика, второй входчетвертого триггера соединен с выходом пятого счетчика, выход второгоэлемента задержки подключен к установочным входам первого и четвертогосчетчиков, вход четвертого элементазадержки соединен с выходом третьегоэлемента задержки, а выход - с входомвторого элемента задержки и вторымвходом седьмого группового элементаИ, вход второго элемента задержки со"единен с третьим входом пятого счетчика, выходы третьего, пятого счетчиков и выход третьего элемента задержки подключены к первому, второму итретьму входам блока индикации.