Устройство для допускового контроля частоты Советский патент 1992 года по МПК H03K5/26 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля, измерения и подстройки частоты, например, электромагнитных генераторов переменного тока, а также как устройство контроля частоты вращения электромагнитных генераторов.

Известно устройство для допускового контроля частоты, которое решает задачу контроля частоты относительно некоторых заданных частот fH и ft Иэвестно устройство для допускового контроля частоты, которое также осуа(еств- ляет контроль входной частоты относительно двух частот fH и Ь. Поставленная задача в этих двух устройствах решается за счет создания периода граничных частот Тн и Ть при помощи двух ждущих мультивибраторов.

Известные характеризуется малым диапазоном и сложностью перестройки гранич- ных частот, а также недостаточной стабильностью временного интервала, формируемого ждущими мультивибраторами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для допускового контро- ля частоты, которое содержит формирователь импульсов, реверсивный счетчик импульсов, генератор эталонной частоты, два триггера, восемь вентилей и четыре выходные шины. (fBx н, fax fn, fex fn, fex - 0). Устройство решает задачу контроля входной частоты относительно некоторой частоты fn. Задача решается путем сравнения кода опорного периода, определяемой дешифратором, с кодом измеряемого периода (частоты), который формируется в преобразователе длительность-код, содержащем генератор тактовых импульсов, элемент И, и счетчик импульсов.

Недостатком данного устройства является неоднозначность допускового контроля при поступлении на вход устройства частоты с периодом Твх/Тп- - 5 (где Тп - период, заданный с помощью преобразователя длительность-код; д- разница периодов Tax и Тп, причем 0 5 Т™; Тт.м - период следования импульсов с выхода генератора эталонной частоты, а также непостоянная индикация нахождения входной 4aqTOTbi в заданном диапазоне частот, невозможность плавной установки граничной частоты, так как дискретность определяется периодом следования импульсов генератора эталонной частоты.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности плавной установки

граничной частоты и постоянной индикации нахождения входной частоты в заданном диапазоне частот при одновременном повышении надежности работы путем устранения неоднозначности допускового контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй реверсивный счетчик, третий, четвертый, пятый, шестой

триггеры, пятая и шестая выходные шины, два блока задания кодов граничных частот, две управляемые задержки.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемое устройство содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 эталонной частоты, блоки 3 и 4 задания кодов (БЗК) граничных частот, вентили 5 и б, счетчики 7 и 8 импульсов, линии 9 и 10 задержки, триггер 11, вентили 12-14, триггеры

15-19, вентили 20-22 и выходные шины 23- 28.

Вход формирователя импульсов соединен с входной шиной, выход - с установочным входом первого счетчика импульсов,

вычитающий вход которого соединен с выходом первого вентиля, первый вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты. Первый вход второго вентиля соединен с первой входной шиной,

выход третьего вентиля соединен с второй, выходной шиной. Выходы первого 3 и второго 4 БЗК соединены с информационными входами соответственно первого и второго счетчиков импульсов, установочные входы

которых соединены с синхровходом генератора эталонной частоты, с входом запуска первого триггера л тактовыми входами второго, третьего, четвертого, пятого и шестого триггеров, выход первого из которых соедипен С третьей выходной шиной и первым входом третьего вентиля, второй вход которого соединен с первой выходной шиной, выходом третьего триггера и первым входом четвертого вентиля, второй вход которого

соединан с выходом четвертого триггера, а выход - с четвертой выходной шиной и третьим входом третьего вентиля, четвертый и пятый входы которого соединены с пятой и шестой выходными шинами и выходами соответственно пятого и шестого триггеров, входы сброса которых соединены с входами сброса первого, второго, третьего и четвертого триггеров, выходом переноса вторего счетчика импульсов и переем входом пятого вентиля, выход которого соединен с суммирующим входом второго счег-шка импульсов, вычитающий вход которрго соединен с выходом шестого вентиля,

первый вход которого соединен с выходом заема второго счетчика импульсов и через первый элемент задержки с информационным входом пятого триггера, с первым входом седьмого вентиля, выход которого подключен к информационному входу четвертого триггера, и с первым входом восьмого вентиля, выход которого соединен с информационным входом шестого триггера, второй вход - с инверсным выходом первого триггера, третий вход - с вторым входом седьмого вентиля, с информационным входом третьего триггера, с вторым входом второго вентиля, выход которого подключен к информационному входу второго триггера, с вторыми входами пятого и шестого вентилей, вторым входом первого вентиля, первый вход которого подключен к третьим входам пятого и шестого вентилей, и через второй элемент задержки с выходом заема первого счетчика импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг. 2) при включении источника питания и отсутствии сигнала на входной шине устройства элементы схемы находятся в следующем состоянии: генератор2 вырабатываеттактовые импульсы с периодом Тти, которые поступают на вычитающие входы счетчиков 7 и 8, При помощи блока 4 задания кода (БЗК) верхней граничной частоты на информационные входы исходного состояния счетчика 8 записывается число А, которое определяет верхнюю граничную частоты

fb 4-

1

Ть 2 -(А -Тти+ХзО

где t3 1 - время задержки первой управляемой линии 10 задержки.

При помощи второго блока 3 задания кода нижней частоты fH на информационные входы исходного состояния счетчика 7 записывается число В, которое определяет нижнюю граничную частоту.

, 1

Тн

1

Тт.и + ttf)

где t3 2 - время задержки второй управляемой линии 9 задержки.

Триггеры 11,15,16-19 находятся в нулевом состоянии, в результате чего на выходных шинах 23-25,27 и 28 присутствуют нули, а на выходной шине 26 - единица, свидетельствующая об отсутствии выходного сигнала.

По приход/ входного сигнала с некоторой частотой на входную шину, формирователь 1 импульса формирует импульс при

0

переходе амплитуды входного сигнала через ноль Длительность импульса

Ти 1,5 tcp тр

где tcp тр - время срабатывания триггера 16, Этот импульс передним фронтом устанавливает счетчики 7 и 8 в исходные состояния, записанные БЗК 3 и 4 граничных частот, а задним фронтом переводит триггер 11 в единичное состояние. После этого начинается исследование периода (частоты) входного сигнала. Так как А В, то счетчик 8 переходит1 в нулевое состояние раньше второго счетчика 7,

Далее рассмотрим случаи:

1) f вх fb, Твх Ть, где Ть 2(А -Тт и + tg 1), тЈ

(А ТТ и + t3i) (фиг. 2). В этом случае счетчики 7 и 8 работающие в вычитающем режиме, не успевают отсчитывать записанное в исходном состоянии число импульсов, т.е. на выходах заема счетчиков 7 и 8 сигнал не появляется, так как импульс с выхода формирователя 1 импульса через каждый период Твх переводит счетчики 7 и 8 в исходные состояния, записанные БЗК граничных частот. Поэтому на D-входах триггеров 15-18 присутствует О, а на D-входе триггера 19 - 1. С приходом импульсов с формирователя 1 импульса триггер 19 переходит в единичное состояние, а триггеры 15-18 (подтверждают) в нулевое состояние. На выходе вентиля 20 появляется О.

Сигнал на выходных шинах показывает

0принадлежности входной частоты к области ()

2) TBX fb, Твх Ть (фиг. 3).

В этом случае до нулевого состояния успевает досчитать только счетчик 8, и с приходом переднего фронта импульса с ФИ

1на D-входе триггера 18 появляется псре- дний фронт импульса с выхода управляемой

линии 10 задержка, в результате чего триггер 18 переходит в единичное состояние, а триггера 15, 16, 17 и 19 - в нулевое, так как. на D-входах у них присутствует в этот момент О, На D-входе триггера 17 передний фронт импульса с управляемой линии 10 задержки появляется позже, чем у триггера 18 на время срабатывания вентиля 12. Этого достаточно, чтобы з этом случае т.ситер 17

перешел в нулевое состояние. При этом импульс с выхода формирователя 1 импульса переводит счетчики 7 и 8 в исходное состояние. Устройство начинает анализировать следующий период входной частоты,

3} TH fex fb, TH Твх Ть (фиг. 2), где ТН 2-(В -Тт.и + 13.2), тЈ-(В -Тт.и + Т.з.2).

В этом случае счетчик 8 успевает досчитать до нуля, а счетчик 7 не успевает. Но при появлении фронта импульса на выходе уп- равЛяемой линии 10 задержки фронта импульса с выхода формирователя 1 импульса еще нет, а по приходу фронта импульса с выхода формирователя импульса 1 на D- входе триггера 17 присутствует единица и он переходит в единичное состояние, а другие триггеры 15, 16, 18 и 19 переходят (подтверждают) в нулевое состояние.

При этом импульс с выхода формирователя импульса 1 переводит счетчики 7 и 8 в исходное состояние.

Сигнал на выходных шинах подтверждает наличие частоты входного сигнала в диапазоне (Тн Твх Ть).

4) fax fH, Твх Тн, где Тн 2(8 -Тт.и + t3.z) (фиг. 3).

В этом случае счетчики 7 и 8 успевают досчитать до нуля, Но по приходу импульса с выхода формирователя импульса 1 на выходе управляемой линии 10 задержки единица уже присутствует и триггеры 18 и 19 переходят (подтверждают) в нулевое состояние, на D-входе триггера 17 к приходу переднего фронта импульса с выхода формирователя 1 импульса присутствует еще единица, а на D-входе триггера 16 появляется передний фронт импульса с управ- ляющей линии 9 задержки, поэтому триггеры 16 и 17 переходят (подтверждают) в единичное состояние, но единица с прямого выхода триггера 16 закрывает вентили 14 и 21 и на шине 23 появляется О, а на D-входе триггера 15 появляется ноль к моменту спада импульса с выхода формирователя 1 импульса, в результате чего триггер 15 переключается (подтверждает) в нулевое состояние.

При этом импульс с выхода формирователя 1 импульса переводит счетчики 7 и 8 в исходное состояние. И устройство начинает анализировать следующий период входной частоты.

5) fBx fn, Твх Ти (фиг. 2). В этом случае по прихбду переднего фронта импульса на D-входах триггеров 16 и 18 единица уже присутствует, на D-входах триггеров 17 и 19 присутствует О, а на D-входе триггера 15 присутствует Г, так как на выходе управляемой линии 9 задержки присутствует единица, а на выходе триггера , В результате этого триггер 15 переходит в единичное состояние, а триггеры 16-19- в нулевое. Сигнал на выходных шинах информирует о принадлежности частоты входного сигнала к области fd fH. При этом импульс с выхода формирователя 1

импульса переводит счетчики 7 и 8 в исходное состояние.

6) т™ 0, Твх - оо (фиг. 3).

В этом случае счетчик 7 досчитывает до

нулевого состояния, сигнал с выхода заема Р этого счетчика переключает счетчик 8 из режима вычитания в режим суммирования. Счетчик 8 суммирует импульсы, поступающие с генератора 2 через вентиль 5. При

переполнении счетчика 8 на выходе прямого переноса Р появляется единица, которая переключает триггеры 11, 15-16 в нулевое состояние. В результате на шинах 23-25,27, 28 появляются О, а на шине 26 - единица,

что соответствует решению (fax 0).

Контрольное время для принятия решения об отсутствии частоты входного сигнала рассчитывается по формуле tH Тн + Тт.и N Тт.и(В+М),

где N - количество импульсов, равное объему счетчика 8.

Формула изобретения Устройство для допускового контроля частоты, содержащее формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, выход - с установочным входом первого счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом первого вентиля, первый вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, первый и второй триггеры, второй вентиль, первый вход которого соединен с первой выходной шиной, третий вентиль, выход которого соединен с второй выходной шиной,

четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой вентили, третью и четвертую выходные шины,отл ичающееся тем,что.с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности

плавной установки граничной частоты и индикации нахождения входной частоты в заданном диапазоне частот при одновременном повышении надежности работы путем устранения неоднозначности

допускового контроля, в него введены третий четвертый, пятый и шестой триггеры, первый и второй элементы задержки, второй счетчик импульсов, пятая и шестая выходные шины, первый и второй блоки

задания кодов граничных частот, выходы которых соединены с информационными входами соответственно первого и второго счетчиков импульсов, установочные входы которых соединены с синхровходом генера5 тора эталонной частоты, входом запуска первого триггера и тактовыми входами второго - шестого триггеров, выход первого из которых соединен с третьей выходной шиной и с первым входом третьего вентиля,

второй вход которого соединен с первой выходной шиной, выходом третьего триггера и первым входом четвертого вентиля, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера, а выход - с четвертой выходной шиной и третьим входом третьего вентиля, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с пятой и с шестой выходными шинами и с выходами соответственно пятого и шестого триггеров, входы сброса которых соединены с входами сброса первого, второго, третьего и четвертого триггеров, с выходом переноса второго счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом шестого вентиля, первый вход которого соединен с выходом заема второго счетчика импульсов и через первый элемент задержки с информационным входом пятого триггера, первым входом седьмого вентиля, выход которого под- ключен к информационному входу четвертого триггера, и первым входом восьмого вентиля, выход которого соединен с информационным входом шестого триггера, второй вход - с инверсным выходом первого триггера, третий вход - с вторым входом седьмого вентиля, информационным входом третьего триггера, вторым входом второго вентиля, выход которого подключен к информационному входу второго триггера, вторыми входами пятого и шестого вентилей, вторым входом первого вентиля, первый вход которого подключен к третьим входам пятого и шестого вентилей, и через второй элемент задержки с выходом заема первого счетчика импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 тактовых импульсов, блоки 3 и 4 задания кода, 8 вентилей, счетчики 7 и 8 импульсов, линии 9 и 10 задержки, триггеры 11,15-19 и 6 выходных шин. 3 ил.