Преобразователь частоты в код Советский патент 1992 года по МПК H03M1/60 H03M1/50 

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

Известно устройство - преобразователь частоты в код, - содержащее датчик частоты, триггер, два элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие.

Известно устройство - преобразователь частоты в код, - содержащее датчик частоты, первый и второй триггер, три элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, задатчик кода числа.

Однако в известном устройстве задатчик кода управляется оператором путем задействования необходимых тумблеров. Это не позволяет при значительном изменении частоты переходить автоматически на другой диапазон измерений и предполагает постоянный контроль со стороны оператора за диапазоном измерений путем коммутации тумблеров в задатчике числа. Этот недостаток наиболее существенен для исполнительных устройств, частота вращения которых может изменяться в значительных пределах.

Цель изобретения - обеспечение автоматического выбора диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь частоты в код, содержащий датчик частоты, первый и второй триггер, три элемента И, первый реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, задатчик кода, причем выход датчика частоты соединен с входом установки в единицу первого триггера, установочный вход первого реверсивного счетчика, вход разрешения считывания эадатчика кода, выходы первого реверсивного счетчика являются первой выходной шиной устройст- за и суммирующий и вычитающий входы

соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход

объединен с первыми входами второго и третьего элементов И, входом синхронизации второго триггера и подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход второго элемента И объединен с вторым

входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу второго триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами задатчика кода, а выход переполнения соединен с входом установки в ноль первого триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера, введены третий

триггер, элемент задержки, четвертый элемент И, регистр, блок индикации, второй реверсивный счетчик, два постоянных запоминающих устройства и два элемента ИЛИ, причем адресные входы постоянных запоминающих устройств объединены и подключены к соответствующим выходам первого реверсивного счетчика, а их ёходы считывания также объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, первый вход

которого объединен с входом элемента задержки, входом разрешения записи данных счетчика импульсов и регистра и подключен к выходу датчика частоты, выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими

адресными входами задатчика кода и вход установки в О объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является шиной Исходное, второй вход второго элемента ИЛИ соединен выходом первого .элемента

ИЛИ, а выход с входом установки в О треть: его триггера, вход установки в 1 которого

соединен с выходом элемента задержки и прямой выход- с вторым входом четвертого элемента И и является шиной Готовность, при этом выходы задатчика кода соединены с соответствующими информационными входами регистра и являются второй выходной шиной, выходы регистра соединены с соответствующими входами блока индикации.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 частоты, например, на основе источника 2 излучения и чувствительного элемента 3, триггеры 4-6, генератор 7 опорной частоты, элементы И 8-11, счетчик 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, регистр 15, светодиоды 16, элемент 17 задержки, ПЗУ 18 и 19, задатчик 20 кода, элементы ИЛИ 21 и 22.

Датчик 1 частоты может состоять из источника 2 излучения и чувствительного элемента, которые разделены перфорированным диском 23, закрепленным на одном валу с исполнительным механизмом, частота которого измеряется. Выход чувствительного элемента 3 датчика 1 частоты соединен с установочным входом счетчика 13, единичным входом триггера 5, входами разрешения записи данных счетчика 12 и регистра 15, входом считывания задатчика кода 20, выполненного в виде ПЗУ, входом элемента 17 задержки и первым входом элемента И 11. Выходы счетчика 13 соединены с адресными входами ПЗУ 18 и 19, а их входы считывания соединены с выходом элемента И 11. Выход ПЗУ 18 соединен с суммирующим входом счетчика 14 и первым входом элемента ИЛИ 21, а выход ПЗУ 19 соединен с вычитающим входом счетчика 14 и вторым входом элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с входом сброса триггера 6. Выход последнего подключен к второму входу элемента И 11 и является выходом Готовность. Сигнал Исходное подается на вход сброса счетчика 14 и второй вход элемента ИЛИ 22. Установочный вход триггера б соединен с выходом элемента 17 задержки. Выходы счетчика 14 соединены с адресными входами задатчика 20 кода, выходы которого подключены к входам записи данных счетчика 12 и регистра 15 и являются выходами считывания кода числа во внешнее устройство. Выходы регистра 15 подключены к соответствующим входам блока 16 индикации, выполненного в виде матрицы светодиодов. Выход переноса счетчика 12 соединен с нулевым входом триггера 5, прямой выход которого соединен с информационным входом триггера 4, а инверсный выход - с первым входом элемента И 10, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 13, а суммирующий вход счетчика 13 соединен с

выходом элемента И 9. Второй вход последнего соединен с вторыми входами элементов И 8 и 10, синхровходом триггера 4 и выходом генератора 7 опорной частоты. Выход элемента И 8 соединен со счетным вхо0 дом счетчика 12, а первый вход - с первым входом элемента И 9 и прямым выходом триггера 4,

Устройство работает следующим образом.

5 Перед началом работы на вход Исходное подается высокий логический потенциал, который устанавливает в О второй реверсивный счетчик 14 и третий триггер 6, через открытый элемент ИЛИ 22, при этом

0 снимается сигнал Готовность,и на адресных входах задатчика 20 кода появляются нули. Отсутствие сигнала Готовность сигнализирует о том, что съем информации с выходов первого реверсивного, счетчика 13

5 и задатчика 20 кода запрещен,

Ближайшим импульсом с выхода чувствительного элемента 3 датчика 1 частоты, подаваемым на установочный вход, сбрасывается реверсивный счетчик 13, ггереписы0 вается код числа по нулевому адресу задатчика 20 кода в счетчик 12 импульсов и регистр 15, при этом высвечиваются соответствующие этому коду светодиоды блока 16 индикации. Через некоторый временной

5 интервал, определяемый постоянной времени элемента 17 задержки триггер 6 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И 11 и выдавая сигнал Готовность.

0 Аналогичным импульсом с выхода датчика 1 частоты триггер 5 устанавливается в единичное состояние, переводя в это же состояние ближайшим импульсом с выхода генератора 7 опорной частоты и триггер 4,

5 который открывает элементы И 8, 9, и импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 и счетный вход счетчика 12. Импульсом переполнения

0 счетчика 12 триггер 5 возвращается в исходное положение, при этом ближайшим импульсом с генератора 7 опорной частоты триггер 4 устанавливается в О и закрывает элементы И 8 и 9. Суммирование импульсов

5 счетчиком 13 прекращается. В это же время единичный сигнал с инверсного выхода триггера 5 открывает элемент И 10 и импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты начинают поступать на вычитающий вход счетчика 13.

Следующим импульсом с выхода датчика 1 частоты триггер 5 вновь переходит в единичное состояние, элемент И 10 закрывается, вычитание в счетчике 13 прекращается, а имеющийся на его выходах код считывается сигналом на установочном входе этого счетчика. Код поступает во внешние устройства и на адресные входы ПЗУ 18 и 19. При этом счетчик 13 сбрасывается в О и начинается очередной цикл преобразования. Тем же импульсом с выхода чувствительного элемента 3 датчика 1 частоты происходит считывание информации из ПЗУ 18 и 19.

В ячейках ПЗУ 18 записана единица для близких к нулю значений выходного слова счетчика 13, которое поступает на адресные входы ПЗУ 18, когда необходимо увеличить число М, записываемое из него в счетчик 12, что приводит к изменению диапазона для измерения более низких частот. При этом для той же частоты импульсов с датчика 1 частоты знамение выходного слова счетчика 13 при очередном измерении будет значительно больше нуля, что позволит увеличить точность измерений. По аналогии в ячейках ПЗУ 19 записана 1 для близких к максимальному значений выходного слова счетчика 13, когда необходимо уменьшать число для измерения более высоких частот. Условия выбора границ кода в выходном слове счетчика 13 для перехода к другому диапазону измерения определяются в каждом конкретном случае, исходя из требований к их погрешности. Число диапазонов выбирается на основании следующего критерия точности

э

n ( ОГ7 - 1 ) где n - число диапазонов;

DI - кратность перекрытия.

Период следования импульсов на выходе датчика 1 частоты зависит от скорости вращения его кодового диска и количества импульсов N, снимаемых за один обот60

РОТТ -7Ж-Время, в течение которого триггер 4 находится в единичном состоянии, равно

ч t ,

где fi-и - частота импульсов генератора 6.

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

Г2 ТХ -Г1.

Значение выходного слова счетчика 13 Меч за один период следования импульсов с датчика 1 частоты

NCH (Г1 - T2)fm 2М - Txfn/i

2М60«N

ги

При считывании кода единицы с выхода

какого-либо ПЗУ 18 или 19 содержимое счетчика 14 меняется на единицу, образуя новый адрес для считывания числа М в счетчик 10 в другом диапазоне измерений. При этом

сигнал с выхода соответствующего ПЗУ 18 или 19 проходит также через элементы ИЛИ 21 и 22 и сбрасывает триггер 6, снимая сигнал Готовность, закрывая элемент И 11 и блокируя процесс считывания информации

с ПЗУ 18 и 19 в очередном цикле преобразования.

Таким образом следующий цикл преобразования проходит с предыдущим значением числа М, переписываемого из ПЗУ 20 в счетчик 12 при снятом сигнале Готовность, а значит информация о частоте с выходов счетчика не считывается, так как не удовлетворяет требованиям точности. Следующим после блокировки устройства импульсом с выхода датчика 1 частоты задатчик кода 20 считывает новое значение числа М в счетчик 12, адрес которого определяется изменившимся состоянием выходов счетчика 14, тем самым осуществляется переход в новый диапазон измерений. Однако этот импульс не проходит через закрытый элемент И 11 и выходное слово счетчика 13 не вызывает реакции ПЗУ 18 и 19, так как

оно было вычислено со старым значением числа М. Этот же импульс, проходя через элемент 17 задержки, переводит триггер б в единичное состояние, восстанавливая сигнал Готовность и открывая элемент И 11,

причем задержка времени выбирается такой, чтобы элемент И 11 открывался уже после прохождения импульса с датчика 1 частоты. Полученное в данном цикле преобразования значение выходного слова счетчика 13 и значение кода числа М с выхода задатчика кода 20 считывается во внешние устройства, так как сигнал Готовность имеется.

Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет автоматически изменять диапазон измерений преобразователя при получении кодов значений частоты близких к нулю и близких к максимальному. Это позволяет без участия

оператора контролировать частоту тех исполнительных устройств, у которых она может меняться значительно (например частота вращения двигателя под нагрузкой и на холостом ходу).

Формула изобретения

Преобразователь частоты в код, содержащий датчик частоты, выход которого соединен с входом установки в 1 первого триггера, установочным входом первого реверсивного счетчика, входом разрешения считывания задатчика кода, выходы первого реверсивного счетчика являются первой выходной шиной устройства, а суммирующий и вычитающий входы соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход объединен с первыми входами второго и третьего элементов И. входом синхронизации второго триггера и подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход второго элемента И объединен с вторым входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу второго триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами задатчика кода, а выход переполнения соединен с входом установки в О первого триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического выбора диапазона измерений, в него введены третий триггер, элемент задержки, два элемента ИЛИ, второй реверсивный счетчик, элемент

И, регистр, блок индикации и два постоянных запоминающих устройства, адресные входы которых объединены и подключены к соответствующим выходам первого реверсивного счетчика, входы считывания первого и второго постоянных запоминающих устройств объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с входом элемента задержки, входом разрешения записи данных счетчика импульсов и регистра и подключен к выходу датчика частоты, выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств соединены соответственное первым

и вторым входами первого элемента ИЛИ и суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами задатчика кода, а вход

установки в О объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является шиной Исходное, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с входом установки в 0м

третьего триггера, вход установки в 1 которого соединен с выходом элемента задержки, а прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И и является шиной Готовность, при этом выходы задатчика

кода соединены с .соответствующими информационными входами регистра и являются второй выходной шиной, выходы регистра соединены с соответствующими входами блока индикации.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и контроля скорости вращения исполнительных устройств Целью изобретения является обеспечение автоматического выбора диапазона измерений. Преобразователь содержит датчик 1 частоты, триггеры 4 и 5, элементы И 8,9,10, реверсивный счетчик 13, генератор 7 опорной частоты, счетчик 12