Преобразователь частоты в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/50 

00 ел ю

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и контроля скорости вращения исполнительных устройств, например, для измерения скорости вращения исполнительных устройств роботов и манипуляторов.

Цель изобретения - повышение быстродействия благодаря тому, что результат преобразования формируется после каждого периода следования импульсов на выходе чувствительного элемента.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик частоты 1, например, на основе источника излучения 2, в качестве которого может быть использован источник ионизирующего излучения и чувствительного элемента 3, триггеры 4 и 5, генератор опорной частоты 6, элементы И 7-9, счетчик импульсов 10, задатчик 11 кода числа, реверсивный счетчик 12. Для измерения скорости вращения датчик частоты 1 может содержать кодовый диск 13, механически связанный с валом. Выход датчика частоты 1 соединен с единичным входом триггера 5, выход которого подключен к Д-входу триггера 4. Синхровход этого триггера соединен с выходом генератора 6 опорной частоты, выход генератора 6 подключен к входам элементов И 7-9. Второй входэлемента И 7 соединен с выходом триггера 4, второй выход которого соединен с вторым входом элемента И 8. Нулевой выход триггера 5 соединен с вторым входом элемента И 9, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 12. Суммирующий вход реверсивного счетчика 12 соединен с выходом элемента И 8. Выход датчика частоты соединен с задатчиком 11 кода числа и с установочными входами реверсивного счетчика импульсов 12. Выход старшего разряда счетчика импульсов 10 подключен к нулевому входу триггера 5.

Устройство работает следующим образом.

Каждым импульсом с выхода чувствительного элемента 3 датчика частоты 1 в счетчик импульсов 10 записывается код числа,,задаваемого задатчиком II, значение которого определяется количеством импульсов, получаемых на выходе чувствительного элемента 3 за один оборот вала. В этот же момент времени включается триггер 5 и на его выходе появляется положительный уровень напряжения, который подается на Д-вход триггера 4. Благодаря этому импульсом с выхода генератора опорной частоты 6 триггер 4 перебрасывается в единичное состояние. При этом открывается элемент И 7 и 8 и импульсы с выхода генератора 6 опорной частоты начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 и счетный вход счетчика 10. Импульсом переполнения счетчика 10 триггер 5 возвращается в исходное положение. Прл этом ближайшим импульсом

С выхода генератора б триггер 4 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего заканчивается импульс стабильной длительности, снимаемый с выхода триггера 4, и закрываются элементы И 7 и 8. Суммирование импульсов счетчиком 12 прекращается. Одновременно в результате того, что триггер 5 возвратился в исходное состояние, с его нулевого выхода снимается положительный уровень, который подается на вход элемента И 9, и импульсы с генератора 6 опорной частоты начинают поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 12. При поступлении на вход триггера 5 очередного импульса с выхода чувствительного элемента 3 цикл работы схемы повторяется, так как процесс вычитания заканчивается, триггер 4 подготавливается и устанавливается в единичное состояние ближайщим импульсом с генератора 6 опорной частоты. После этого начинается новый процесс суммирования импульсов. При поступлении сигнала с выхода чувствительного элемента 3 содержимое реверсивного счетчика 12 переписывается во внешние устройства (для индикации, суммирования и т. п.).

Период следования импульсов на выходе чувствительного элемента 3 датчика частоты 1 зависит от скорости вращения кодового диска 13 и количества импульсов N, снимаемых с него за один оборот

Время, в течение которого триггер 4 находится в единичном состоянии, равно

М

Ci

1ги

где М - число, определяемое задатчиком числа 11;

1га - частоты импульсов генератора 6.

Время, в течение которого триггер 5 находится в нулевом состоянии, равно

Т2 Тх-TI.

Значение Меч счетчика 12 за один период следования импульсов (за один цикл преобразования) определяется следующим образом:

Ne4 (T,-T2), - {„.

Элементы устройства могут быть реализованы на стандартных микросхемах серии К 155, например, счетчик импульсов - на микросхеме К155 НЕ 6, реверсивный счетчик - на микросхемах того, же типа и т. д. Задатчик кода числа представляет собой набор элементов И, количество которых равно числу разрядов счетчика импульсов. Первые входы элементов И подключаются к тумблерам, а вторые входы - к выходу чувствительного элемента. Выходы элементов И подключаются к информационным

входам счетчика импульсов. Если в качестве счетчика используется микросхема К155 ИЕ6, то выходы элементов И соединяются с информациоиными входами AI, А2 и т. д. Тумблерами задается значение кода. При этом одному из положений тумблера соответствует логический ноль, а другому - логическая единица. Через элементы И состояния тумблеров считываются в счетчик с поступлением сигнала на вторые входы элементов И с выхода чувствительного элемента.

Для обеспечения соответствующих условий для сброса реверсивного счетчика в

ноль после каждого периода измерения поступления импульсов на его вычитающий и суммирующий входы должны осуществляться с некоторой задержкой относительно импульса сброса. Эта задержка может быть обесточена путем включения формирователей, которые дадут задержку, в указанные выше цепи входов.

Быстродействие предлагаемого преобразователя оценивается временем в один период, который равен времени между моментами появления импульсов на выходе чувствительного элемента (в известном устройстве это время равно двум периодам).

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В КОД, содержаш.ий датчик частоты, первый триггер, два элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены задатчик кода числа, второй триггер, третий элемент И, первый вход которого соединен с единичным выходом первого триггера, а выход подключен к счетному входу счетчика импульсов, выход которого подключен к нулевому входу второго триггера, установочные входы счетчика импульсов подключены к соответствующим разрядным выходам задатчика кода числа, вход которого подключен к выходу датчика частоты, к единичному входу второго триггера и к установочному входу реверсивного счетчика, единичный выход второго триггера - к Д-входу первого триггера, а нулевой выход - к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, единичный выход первого S триггера подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к (Л суммирующему входу реверсивного счетчика, при этом вторые входы элементов И и синхровход первого триггера подключены к выходу генератора опорной частоты.