Измеритель отклонений частоты от заданного значения Советский патент 1991 года по МПК G01R23/00 

19

4J

-

Ё

Изобретение может быть использовано в цифровых системах проверки показателей качества электрической энергии передвижных источников электроэнергии. Целью изобретения является повышение точности измерения и повышение разрешающей способности. Для достижения цели в измеритель отклонения частоты от заданного значения введены формирователь 2 импульсов, элемент НЕ 11, формирователь 14 коротких импульсов, задатчик, 8 кода, буферный регистр 9, распределитель 17. Измеритель также содержит генератор 3 стабильной частоты, элементы И 4, 5. элементы ИЛИ 15, 16, элемент НЕ 10, формирователи 12,13 коротких импульсов, триггер 6, реверсивный счетчик 7. 1 ил.

О 4 Ю

N О

4

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в цифровых системах для проверки показателей качества электрической энергии передвижных источников электроэнергии.

Цель изобретения - повышение точности измерения при значительных отклонениях частоты исследуемого сигнала от заданного значения и повышение разрешающей способсности.

На чертеже представлена функциональная блок-схема измерителя отклонений частоты от заданного значения.

Измеритель отклонения частоты от заданного значения содержит шину 1 исследуемого сигнала, соединенную с входом формирователя 2 импульсов, генератор 3 стабильной частоты, выход которого соединен с первыми входами первого 4 и второго 5 элементов И, второй вход элемента И 5 соединен с инверсным выходом триггера б, реверсивный счетчик 7, входы исходного числа которого подключены к выходам задатчи- ка 8 кода, выходы реверсивного счетчика 7 подключены к входам (кроме п+1) буферного регистра 9, первый 10 и второй 11 элементы НЕ, первый 12, второй 13 и третий 14 формирователи коротких импульсов, первый 15 и второй 46 элементы ИЛИ, распределитель 17, шину 18 установки, выходную шину 19. При этом выход формирователя 2 через формирователь 13 подключен к первому входу элемента ИЛИ 16, а через последовательно соединенные элемент НЕ 10 и формирователь 12 подключен к второму входу элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с первым входом распределителя 17, второй вход которого соединен с выходом генератора 3, первый выход распределителя 17 соединен с синхронизирующим входом буферного регистра, второй, третий и четвертый выходы распределителя подключены через последовательно соединенные элемент ИЛИ 15 и элемент НЕ 11 к входу разрешения реверсивного счетчика 7, установочный вход которого соединен с вторым выходом распределителя 17, сбросовый вход счетчика 7 соединен с третьим выходом распределителя 17, а выход переноса через формирователь 14 с R-входом триггера 6, S-вход которого подключен к четвертому выходу распределителя 17, прямой выход триггера 6 соединен с вторым входом элемента И 4, выходы элементов И 4 и 5 соединены с вычитающим и суммирующим входами счетчика 7. а инвер- , сный выход триггера 6 соединен с (п+1)-м входом буферного регистра 9.

Измеритель работает следующим образом.

Сигналом установки по шине 18 измеритель приводится в исходное состояние. При этом сигнал поступает на сбросовый вход счетчика 7 и обнуляет его. Одновременно

через первый вход элемента ИЛИ 15 сигнал поступает на вход элемента НЕ 11, инвертируется и запрещает счет счетчику 7. В этом состоянии измеритель находится до появления исследуемого сигнала на ши0 не 1 исследуемого сигнала. Положительная часть сигнала с шины 1 исследуемого сигнала поступает на вход формирователя

2импульсов, где преобразуется в прямоугольный импульс. Передний фронт этого

5 импульса дифференцируется формирователем 13 коротких импульсов и сигнал с. его выхода через элемент ИЛИ 16 поступает на первый вход распределителя 17. При появлении на его втором входе импульса с

0 выхода генератора 3 появляется сигнал на первом выходе распределителя 17, который поступает на синхронизирующий вход регистра 9 и в него записывается нулевой код с выхода счетчика 7. С появлением второго

5 импульса на втором входе распределителя 17 сигнал на его первом выходе исчезает, а на втором выходе появляется. При этом счетчик 7 сдерживается в нулевом состоянии по сбросовому входу. С приходом

0 третьего импульса с выхода генератора 3 сигнал на втором выходе распределителя 17 исчезает, а на третьем появляется. В счетчик 7 записывается код заданной частоты с выхода задатчика 8. При четвертом

5 импульсе с выхода генератора 3 сигнал на третьем выходе распределителя 17 исчезает, а на четвертом появляется. Триггер 6 переходит в состояние, когда на его прямом выходе появляется высокий уровень.

0 Элемент И 4 подготавливается по второму

входу и счетчик 7 переводится в режим

вычитания. С приходом переднего фронта

следующего импульса с выхода генератора

3сигнал на четвертом выходе распредели- 5 теля 17 исчезает. Вместе с этим исчезает

сигнал на выходе элемента ИЛИ 15, а на выходе элемента НЕ 11 появляется, разрешая счет счетчику 7. Одновременно через элемент И 4 приходит импульс на вычитаю0 щий вход счетчика 7. Код на выходе счетчика 7 уменьшается на единицу. При последующих импульсах с выхода генератора 3 процесс уменьшения исходного вида частоты будет продолжаться.

5 В случае, если частота исследуемого сигнала больше заданной, то к моменту окончания положительной полуволны исследуемого сигнала и исчезновения сигнала на выходе формирователя 2 счетчик 7 не достигнет нулевого состояния. Низкий уровень с выхода формирователя 2 инвертируется элементом НЕ 10 в высокий уровень. Его фронт дифференцируется формирователем 12 коротких импульсов и через элемент ИЛИ 16 поступает на первый вход распределителя 17. В регистр 9 записывается код расхождения заданной частоты и частоты исследуемого сигнала с выхода счетчика 7, а также знак этого расхождения с выхода триггера 6.

В случае, если частоты равны, то к моменту появления сигнала на первом выходе распределителя 17 и записи в регистр 9 на выходе счетчика 7 формируется нулевой код.

В случае, если частота исследуемого сигнала меньше заданной, то в процессе счета на выходе счетчика 7 формируется нулевой код до момента записи кода в регистр 9. При этом появляется сигнал на выходе обнуления счетчика 7. Фронт этого сигнала дифференцируется формирователем 14 коротких импульсов, и на сбросовый вход триггера 6 поступает импульс, изменяющий его состояние таким образом, что сигнал на его прямом выходе исчезает, а на инверсном появляется, при этом элемент И 4 закрывается, элемент И 5 открывается вторым входом. Счетчик 7 переходит в режим сложения и по мере поступления импульсов с выхода генератора 3 код на выходе счетчика 7 возрастает до момента записи в регистр 9.

В задатчике 8 устанавливается код заданной частоты за вычетом трех единиц (по числу импульсов, затраченных распределителем 17 на подготовку измерителя к работе).

В результате на шине 19 измерителя появляется код относительного отклонения исследуемой частоты от заданной частоты. Диапазон измерения отклонения частоты от заданной составляет ±100%. Погрешность измерения определяется соотношением частот генератора 3 и исследуемого сигнала. При частоте импульсов генератора 3, равной 200 кГц со скважностью импульсов 0,5, и заданной частоте исследуемого сигнала 50 Гц погрешность не превышает 0,025%.Таким образом, предлагаемый измеритель позволяет повысить точность измерения и повысить разрешающую способность по времени, поскольку формирует код и знак отклонения частоты от заданной каждые полпериода. Кроме того, измеритель работает при широком диапазоне измерения отклонения частоты (±100%).

Формула изобретения Измеритель отклонений частоты от за- 5 данного значения, содержащий генератор стабильной частоты, первый и второй формирователи коротких импульсов, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, реверсивный счетчик, задат0 чик кода, первый элемент НЕ и триггер, выход генератора стабильной частоты подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с инвер- сным «ыходом триггера, отличающий5 с я тем, что, с целью повышения точности измерения и повышения разрешающей способности, в него введены формирователь импульсов, второй элемент НЕ, третий формирователь коротких импульсов,

0 распределитель и буферный регистр, входы которого, кроме (п+1)-го, подключен к выходам реверсивного счетчика, а синхронизирующий вход соединен с первым выходом распределителя, второй,

5 третий и четвертый выходы которого соединены через последовательно соединенные первый элемент ИЛИ и второй элемент НЕ с входом разрешения реверсивного счетчика, установочный вход которого сое0 динен с вторым выходом распределителя, сбросовый вход реверсивного счетчика соединен с третьим выходом распределителя, выход переноса реверсивного счетчика подключен через третий формирователь

5 коротких импульсов к R-входу триггера, S- вход которого соединен с четвертым выходом распределителя, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены

0 соответственно через последовательно соединенные первый формирователь коротких импульсов и первый элемент НЕ и через второй формирователь коротких импульсов с выходом формирователя им5 пульсов, второй вход распределителя соединен с выходом генератора стабильной частоты и с первым входом Первого элемента И, второй вход первого элемента И подключен к прямому выходу триггера,

0 а выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, информационные входы которого подключены к выходам задатчика кода, при

5 этом инверсный выход триггера соединен с (п+1)-м входом буферного регистра.