SU1422173A1 - Цифровой частотомер - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в С1 стемах измерени  и автоматического регулировани . Цифровой частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, триггеры 2 и 3, счетчики 6-10, элементы И П-16, элементы 17-19 задержки, распределитель 21 импульсов , групповые элементы И 22 и 24 и элемент И 23. В частотомер введены триггеры 4 и 5, элемент 20 задержки и блок 25 индикации. Предлагаемый частотомер обладает повышенной надежностью функционировани  за счет выработки взаимосв занных команд на управление его узлами. Вследствие упор дочени  определени  алгебраического результата целой и дробной частей периода измер емой частоты повышаетс  точность измерени . 3 ил. S

Description

го го

со

Изобретение относитс  к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в системах измерени  и автоматического регулировани .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и надежности работы. На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового частотомера; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие |работу цифрового частотомера. ; Цифровой частотомер содержит гене- ipaTop 1 эталонной частоты, триггеры 2-5, счетчики 6-10, элементы И 11-16, элементы 17-20 задержки, распредели- тель 21 импульсов, групповой элемент И 22, элемент И 23, групповой элемент И 24 и блок 23 индикации.

Первый выход генератора 1 эталон- Ной частоты соединен с первыми входа- ми триггеров 2 и 4, выход триггера 2 Подключен к первому входу триггера 3, второй вход которого подключен к второму входу триггера 4, первый вход триггера 5 соединен с соответствующи- ми входами счетчиков 6, 8 и 9, второй выход генератора 1 подключен к второму и первому входам элементов И 1 1 и 12 соответственно, причем первый вход элемента И 11 соединен с выходом триггера 2, а выход - с вторым входом счетчика 6, первый выход триггера 3 подключен к второму входу элемента И 12, второй выход - к второму и Первому входам элементов И 13 и 14 соответственно, третий выход генератора 1 соединен с первым входом элемента И 13, выходы элементов И 13 и 14 подключены к счетному (первому) и установочному (второму) входам счет- чика 7, групповой выход которого соединен с вторым групповым входом группового элемента И 22, первый групповой вход которого соединен с первым групповым выходом распределител  21 импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И 12, вт орой выход распределител  21 соединен с первым входом элемента И 23, второй вход которого соединен с вторым входом триггера 3 и.выходом счетчика 6, выход элемента И 23 подключен к счетным входам счетчиков 9 и 10, групповой выход счетчика 9 через групповой элемент И 24 соединен с установочньм групповым входом счетчика 10, выход которого соединен с вторым входом триггера 5, выход которого подключен к второму входу элемента И 15, первый

вход последнего - к второму входу триггера 4 и входу элемента 18 задержки , первый и второй входы элемента И 1 6 соединены соответственно с выходом триггера 4 и вторым входом триггера 2, а выход - с вторым входом счетчика 8, третий вход которого соединен с выходом элемента И 15, выход элемента 18 задержки через элемент 19 задержки соединен с вторым входом группового элемента И 24, с установочным входом счетчика 10 и с входом элемента 20 задержки, выход которого подключен к установочному входу счет- шка 8, второй вход триггера 2 подключен к входу элемента 17 задер кки и  вл етс  входом частотомера, групповые выходы счетчиков 8 и IО и выход элемента 18 задержки подключены к соответствующим входам блока 25 индикации .

Цифровой частотомер работает следующим образом.

При непрерьшньпс интервалах измерени  справедливо выражение(фиг. 2а,б,в

к

де TOL текупщй i-й эталонный

интервал времени измерени ;

п - количество импульсов измер емой частоты за il t , - часть периода измер емой частоты в начале последующего (i+l)-ro интервала измерени ;

период измер емой частоты , совпавший с началом последующего интервала измерени ;

д t - часть периода измер емой частоты в начале текущего интервала измерени ; ТHi - период измер емой частоты совпавший с началом текущего интервала измерени .

Таким образом, измерение частоты аключаетс  в подсчете количества елых и дробных частей периодов ча314221

стоты f за эталонный интервал време- нк Т .

Если подсчет импульсов целой части (фиг. 3 а,б) производить начина  . с второго импульса измер емой частоты от момента начала измере ш , врем , равное одному полному периоду измер емой частоты, может быть отведено дл  вспомогательных операций (вычисление |Q дробной части, коррекци  счетчика целой части по результатам вычислени  дробной, запись информации из счетчиков в выходные устройства).

FeHepatop 1 вырабатывает импульсы J5 эталонных частот Fg, f , f, причем дл  удобства делени  ff Kf, где коэффициент К может принимать значени , кратные основанию системы счислени  результата измерени , и опреде-20 л етс  степенью точности, с которой необходимо вычисл ть результат дроб- . ной части. Так, если необходимо иметь результат измерени  в дес т-ичной системе счислени  с точностью до дес - 25 тых долей периода, К 10,

С по влением на выходе генератора 1 очередного импульса эталонного ин- тервала измерени  Т триггер .2 устанавливаетс  в состо ние, при котором зо открываетс  элемент И 11. В счетчик 6 начинают поступать импульсы с ча-. стотой f| дл  измерени  интервала л (фиг. 2г,д). Триггер 4 устанавливдет- с  в состо ние, при котором элемент И 16 закрыт, и импульсы измер емой частоты в счетчик 8 целой части не поступают.

С приходом первого (после начала

35

измерени ) импульса Измер емой частоты триггер 2 устанавливаетс  в состо ние , при котором закрываетс  элемент И 11 и заканчиваетс  счет числа At, а т риггер 3 - в состо ние, при котором элементы И 13 и 14 закрьюаютс , .доступ в счетчик 7 и1 -1пульсов кванте- вани  целого периода частотой f, и импульсов сброса П15екращаётс , а элемент И 12 открываетс , запуска  распределитель 21 импульсов. Начинаетс  процесс делени  содержимого счетчика 6 (t) на содержимое счетчика 7 ( ).

В счетчике 7 к моменту делени  находитс  ЧИСЛО Т последнего перед началом измерени  периода измер емой частоты, так как благодар  наличию элемента 17 задержки импульс сброса на вход элемента И 14 приходит позже.

73

чем сигнал запрета с выхода триггера 3, и счетчик 7 в начале этого nepiio- да не сбрасываетс .

j t. Т Ki

осуществл етс  до

. Q

5 0 5

о

5

цельк единиц путем поразр дного циклического вычитани  числа Т,: и А t- с помощью элемента И 22, управл емого распределителем 21 с частотой Г., . В конце каждого цикла вычитани  имплуьс с выхода последнего каскада распределител  21 Через открытый гр тгповой элемент И 23 поступает на вход сложени , счетчика 9 и на вход вьиитани  счетчика 1,0. Деление происходит до момента срабатьгоани  старшего знако- вого разр да счетчика 6, т.е. до тех пор, пока остаток в счетчике делимого не будет меньше делител . Таким образом, на выходе счетчика 6 формируетс  сигнал Конец делени , который закрьшает элемент И 23, запреща  прохождение импульсов в счетчики 9 и 10, устанавливает триггер 3 в состо ние 1. При этом открываютс  элементы И 13 и 14 (вновь начинаетс  периодический сброс и заполнение счетчика 7), закрьюаетс  элемент И 12, и деление заканчиваетс .

В счетчике 9 записьшаетс  результат делени  тр- а в счетчике 10 - -ixt

tb-f . jut at,-f Т,;, Т,, « Т,.,, тат делени  в предьщзтцем цикле.

- резульПричем , если С -

на

JSL

0

выходе заема счетчика 10 формируетс  импульс заема, которьи устанавливает триггер 5 в состо т1е, при котором элемент И 15 закрыт. По концу делени  коррекци  результата целой части не проводитс , т.е. не записьшаетс  дополнительна  единица (формула 1), так как она была зан та при вьшиташш .

л t г - ли;

,. на выходе счетЕсли4-Н .

0

1fi-i чика 10 ш гульс заема не формируетс , и триггер 5 остаетс  в состо нии, при котором элемент И 15 открыт, разреша  запись дополнительной единицы по сигналу Конец делени , согласно формулы ().

.Кроме того, сигнал Конец делени  устанавливает триггер 4 в состо ние, при Котором элемент И 16 открываетс ,, разреша  прохождение импульсов изме

р емой частоты в счетчик 8 целой части , запускает линию задержки из элементов 18-20 задержки.

Элемент 17 задержки обеспечивает исключение сброса счетчика 7 от первого импульса измер емой частоты fj в интервале измерени  Тс, который одновременно воздействует на триггер 2, а последний - на триггер 3, закрьша  Элемент И 14 дл  лрохождени  этого импульса на вход сброса счетчика 7. Минимальна  длительность задержки Элемента .17 определ етс  временем

Сигнал с выхода элемента 20 задержки устанавливает счетчики 6, 8 и 9 в нулевое состо ние, подготавлива  их к очередному циклу измерени , а триггер 5 - в состо ние, при котором элемент И 15 открыт. Суммарное врем  всех элементов задержки tjg 4 Т. Все

20

25

30

35

прохождени  сигнала от момента воздей вспомогательные операции заканчивают- стви  по входу R триггера 2 до момента окончани  закрьшани  элемента И 14 (сигналом с выхода триггера 3), а Максимальна  - коэффициентом запаса йадежной работы с учетом флюктуации учитьшаемых временньпс параметров указанных элементов рассматриваемой электрической цепи.

Элементы 18-20 задержки предназначены дл  той же цели, что и элемент 17 - дл  разнесени  во времени вспомогательных операций, а именно: элемент 18 обеспечивает задержку сигнала записи информации в блок 25 индикации из счетчиков 9 и 10 на врем  (с коэффициентом запаса) переходных процессов в счетчике 10 от последнего сигнала с выхода элемента И 23, который в принципе во времени может совпасть с входным сигналом элемента 18 (с выхода счетчика 6); элемент 19 обеспечивает задержку операции переписи информации из счетчика 9 в счетчик 10 по отношению предыдущей операции (перепись из счетчика 10 в блок 25 индикаг(ии) ; элемент 20 обеспечивает задержку операции сброса счетчика 9 относительно предыдущей операции переписи информации.

Минимальные длительности элементов 18-20 задержки определ ютс  временем прохождени  сигналов по соответствующим цеп м и выбираютс  аналогично рассмотренному дл  элемента 17 задержки.

Сигнал с выхода элемента 18 пере- письшает результат (i-l)-ro цикла измерени  из счетчика 8 целой части и счетчика 10 дробной части в блок 25 индикации, представл ющий собой, буферный регистр, который принимает информацию счетчиков 8 и 10 и хранит ее до окончани  следующего цикла измерени , и сопр женное с ним цифровое

40

45

50

55

с  к моменту по влени  второго импульса измер емой частоты. Начина  со второго импульсы измер емой частоты i-ro цикла измерени  поступают в счетчик 8 целой части через открытый (сигналом с выхода триггера 4) элемент И 16 до начала (i+O-ro интервала измерени  Т(у(1+1).

С по влением переднего фронта сигнала Fo(i+l)-ro цикла измерени  указанные процессы повтор ютс . Результат i-ro цикла измерени  получают

(Jt;./

после окончани  делени  при

.

этом в счетчике 10 дробной части за/ 4t,;&t:f.j

писываетс  число тр- -/

ЧсJ- ti и

Начина  со второго импульса f, с момента начала To(i+l) счетчик 8 считает целую часть (i+l)-ro цикла измерени  и т.д. Указанные операции повтор ютс .

За счет выработки взаимосв занных команд на управление узлами цифрового частотомера повышаетс  надежность его функционировани . Вследствие упор дочени  определени  алгебраического результата целой и дробной частей периода измер емой частоты повьшает- с  точность измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   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

   информацию

   из счетчика 9.

   табло дл  отображени  этой информации . Сигнал с выхода элемента 19 открывает групповой элемент И 24 и пе- реписьшает по входу S счетчика 10 /St.

   Т :

   Сигнал с выхода элемента 20 задержки устанавливает счетчики 6, 8 и 9 в нулевое состо ние, подготавлива  их к очередному циклу измерени , а триггер 5 - в состо ние, при котором элемент И 15 открыт. Суммарное врем  всех элементов задержки tjg 4 Т. Все

   вспомогательные операции заканчивают-

   вспомогательные операции заканчивают-

   с  к моменту по влени  второго импульса измер емой частоты. Начина  со второго импульсы измер емой частоты i-ro цикла измерени  поступают в счетчик 8 целой части через открытый (сигналом с выхода триггера 4) элемент И 16 до начала (i+O-ro интервала измерени  Т(у(1+1).

   С по влением переднего фронта сигнала Fo(i+l)-ro цикла измерени  указанные процессы повтор ютс . Результат i-ro цикла измерени  получают

   (Jt;./

   после окончани  делени  при

   .

   этом в счетчике 10 дробной части за/ 4t,;&t:f.j

   писываетс  число тр- -/

   ЧсJ- ti и

   Начина  со второго импульса f, с момента начала To(i+l) счетчик 8 считает целую часть (i+l)-ro цикла измерени  и т.д. Указанные операции повтор ютс .

   За счет выработки взаимосв занных команд на управление узлами цифрового частотомера повышаетс  надежность его функционировани . Вследствие упор дочени  определени  алгебраического результата целой и дробной частей периода измер емой частоты повьшает- с  точность измерени .

   Формула изобретени 

   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

   распределител  импульсов, разр дные выходы которого подключены к первь1м входам третьего группового элемента И выходы которого подключены к соот- ветственным разр дным входам первого счетчика, второй счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, вторые входы третьего группового элемента И подключены к выходу второго счетчика, третий выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом второго триггера и первым входом п того элемента И, а выход соединен со счетным входом второго счетчика, установочный вход которого соединен с выходом п того элемента И, второй вход которого через первый элемент задержки подключен к второму входу первого триггера .и  вл етс  входом частотомера, выход второго- элемента задержки соединен с установочным входом третьего счётчика, счет ньй вход четвертого счетчика подключен к выходу шестого элемента И, а групповой выход через седьмой групповой элемент И подключен к групповому разр дному входу п того .счетчика, счетньй вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первь й вход которого подключен к выходу первого счетчика и второму входу второго триггера, а второй - к выходу распре- делител  импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повьшеки  точности измерени  и надежности работы,- в него введены четвертый элемент задержки, восьмой и дев тый элементы И, третий и четвертый триггеры и блок индикации, первьй вход третьего триггера соединен с первым выходом Генератора эталонной частоты, второй вход - с выходом первого счетчика, с входом третьего элемента задержки и с первым входом восьмого элемент ч И, выход третьего триггера соединен с первым входом дев того элемента И, второй вход которого подключен к входу частотомера, выход дев того элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, третий вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, второй вход которого подключен к выходу четвертого триггера, .первый вход которого соединен с установочным входом первого счетчика, второй вход четвертого триггера соединен с выходом п того счетчика, выход второго элемента задержки подключен к установочным входам первого и четвертого счетчиков, вход четвертого элемента задержки соедин-ен с выходом третьего элемента задержки, а выход - с входом второго элемента задержки и вторым входом седьмого группового элемента И, вход второго элемента задержки соединен с третьим входом п того счетчика , выходы третьего, п того счетчиков и выход третьего элемента задержки подключены к первому, второму и третьему входам блока индикации.

   t

   Ч)

   ъ

   s

   V4

   Isj

   V.

   1

   С;; л .

   -d

   с

   :

   .к

   4i

   S: