Электронно-счетный частотомер Советский патент 1975 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано в качестве цифрового преобразователя в частотных измерительно-информационных системах.

Известен электронно-счетный частотомер, содержащий счетчик, умножитель измеряемой частоты, триггер управления счетом, селектор и генератор калиброванной частоты с делителями.

В известном устройстве в качестве умножителя частоты с постоянным коэффициентом умножения 2, включенного во входной тракт частотомера, использована запитываемая пилообразным напряжением цепочка последовательно соединенных туннельных диодов, нагруженных на активное сопротивление, или управляемый генератор квантов импульсов, синхронизируемый сигналом считывающего устройства.

Однако П|ри измерении нижних частот диапазона известными частотомерами возникает большая статическая погрешность, так как счетчик измеряемой частоты заполняется только в младших разрядах.

Для автоматизации переключения пределов измерения и повышения точности измерения предлагаемый частотомер снабжен дешифратором выбора коэффициента умножения, а умножитель частоты выполнен с автоматическим переключением коэффициента умножения, причем входы дешифратора выбора коэффициента умножения соединены с выходами триггеров фиксации поддиапазона измерений, а вы.ходы - с входами переключения коэффициента умножения умножителя, выход которого через вентиль и схему «ИЛИ подключен к входу счетчика. Для исключения накопления погрешности

умножителя частоты счетчик импульсов снабжен вентилями управления счетчиком, первые входы двух из которых соединены с выходами дешифратора выбора коэффициента умножения, вторые входы - с входом умножителя

частоты, а выходы через схемы «ИЛИ - с входами декад счетчика, а первые входы вторых двух вентилей через схемы «ИЛИ подключены к выходам дешифратора выбора коэффициента у.множения, а выходы декад счетчика через эти вентили н схемы «ИЛИ соединены последовательно.

На чертеже изображена функциональная с.хема предложенного частотомера, содержашего входное формирующее устройство 1,

триггер 2 управления калиброванной частотой /о, генератор 3 калиброванной частоты о, вентиль 4 калиброванной частоты, делители 5- 7 калиброванной частоты, вентиль 8 входной частоты, триггер 9 управления счетом, второй

вентнль 10 входной частоты, схему «ИЛИ 11, триггеры 12 и 13 выбора полдлапазонн измерения, вентили 14 и 15 выделения второго иМПульса, триггер 16 выделения второго нмпульса, вентили 17-19 управления вторым импульсом, матричный кодовый дешифратор 20 выбора п€ддиаБазо1 а измерения, вход1:ые вентили 21 и 22 умножителя, матричный кодовый дешифратор 23 выбора коэффиниента умножения, триггеры 23-25 фиксации подд;1аназона, умножитель частоты 26 с нереключаемым коэффициентом умножения, воггиль 27 умноженной частоты, схему «ИЛИ 28, вентили 29, 30 унравления счетчиком, схемы «ИЛИ 31-34, декаду 35 счетчика, схему «ИЛИ 36, вентиль 37 уцравления, декаду 38, схему «ИЛИ 39, вентиль 40 унравлепия счетчиком, декаду 41, индикаторное табло 42. Импульсы пуска подготавливают устройство к измерению частоты, устанавливая в нулевое состояние триггеры 12, 13, 16, 24, а в единичное - триггер 9 и сбрасывая в нуль декады 35, 38 и 41 счетчика. Триггер 9 открывает доступ импульсам измеряемой частоты fx через вентиль 8 на вентили 10, 14 и единичный вход триггера 2 и имлульсам умноженной частоты чер.ез вентиль 27 на счетчик. В исходном состоянии триггер 2 находится в положении «О и поддерживает закрытыми вентили 4 и 15. Иервый в цикле измерения импульс частоты fx, пройдя через вентиль 8, постунает только на единичный вход триггера 2, так как вентили 10 и 15 закрыты. Иеребросив триггер 2 в единичное состояние, он, тем самым, открывает доступ импульсам от генератора 3 калиброванной частоты fo через вентиль 4 на делители 5, 6 и 7 и открывает вентиль 15. Второй импульс частоты fx, не пройдя через вентиль 10, не изменяет состояния триггера 2 и через открытые вентили 14 и 15 перебрасывает в единичное состояние триггер 16. В результате открывается вентиль 10 и закрывается вентиль 14. Начиная с третьего, импульсы частоты fx могут проходить через вентиль 10 на счет. Второй импульс fa; через вентили 14 и 15 ноступает также на вентили 17, 18 и 19. Ири этом возможны три случая в соответствии с выбранными тремя поддиапазонами. а) Если измеряемая частота лежит в первом (высокочастотном) поддиапазоне, для коТОрОГО 1000 ,fx 100fxмил, где fa:M,ni - НИЖНЯЯ граница всего диапазона измерения, то к моменту прихода второго импульса fx на 5 поступит делитель 100./,,,,,::,, импульсов калиброванной частоты. При коэффициенте деления делителя 5, равном , импульс на выходе делителя 5 100/.г м,III не успевает появиться, триггеры 12 и 13 сохраняют свое исходное состояние, и кодовый дешифратор 20 выдает разрешающее напряжение на шине «а. Второй импульс fx, пройдя вентиль 17, перебрасывает трипер 24 в единичное состояние, тем самым открывая вентиль 21 и закрывая вентиль 22. Импульсы частоты fx, начиная с третьего, через вентиль 21 и схему «ИЛИ 28 поступают на вход младшей декалы 41 счетчика. Кодовый де1иифратор 23 посредством разрешающего на.пряжения на шнне «xi засвечивает на индикаторном табло 42 запятую после младшего разряда и открывает вентиль 37 и 40, а посредством запрещающего напряжения на шипах и «xlOO закрывает вентили 29 и 30. В результате декады в счетчике оказываются соединенными последовательно, и счетчик, начиная с младшей декады 41, заполняется импульсами входной неумноженной частоты f.,. б) Если измеряемая частота лежит во втором (среднечастотном) поддиапазоне, для которого 100/a::Miii,,f..-tMi,ib ТО К МОМеНТу прихода втсрого импульса fx на делитель 5 ноступит ИМПУЛЬСОВ больше, чем - 103-/.,„,,,, ИМПУЛЬСЫ с но меньше, чем 10 /.-.-,„, выхода делителя 5 воздействуют на вход триггера 12 и перебрасывают его в единичное состояние. Поскольку для этого поддиапазона импульс на выходе декадного делителя 6 не успевает появиться, то триггер 18 сохрапяет свое состояние, и кодовый дешифратор 20 выдает разрешающее напряжение на щине «б. Тем самым он пропускает второй импульс частоты fx через вентиль 18, устанавливая триггер 25 в единичиое состояние, в то время как триггер 24 сохраняет исходное состояние, при котором вентиль 21 закрыт, а вентиль 22 открыт. Через вентиль 22 последующие импульсы частоты f.. поступают на вход умножителя 26 и на вентили 29 и 30. Кодовый дешифратор 23 посредством разрешающего напряжения на щине «х10 засвечивает на индикаторном табло 42 запятую перед младшим разрядом и обеспечивает коэффициент умножения умножителя равный 10. Вентили 30 и 37 управления счетчиком открываются под действием разрешающего напряжения на шине кодового дешифратора 23, и вентили 29 и 40 закрываются запрещающ,им напряжением па шинах «х1 и «хЮО. Таким образом, в счетчике декады 35 и 38 оказываются соединенными последовательно и, иачиная с 38, заполняются импульсами частоты fx. Предыдущая декада 41 заполняется импульсами умноженной частоты 10-fee, однако импульсы ее переполнения на последующую декаду 38 не поступают, так как вентиль 40 закрыт, а каждый очередной импульс частоты а- сбрасывает ее в нулевое состояние. В результате в счетчике не накапливаются статическая и динамическая погрешности умножителя частоты. в) Если измеряемая частота лежит в третьм (низкочастотном) поддиапазопе, для которого 10-fxMHH /a; f.TMiiii, ТО К МОМеНТу ПрИхода второго импульса fx на делители калиброванной частоты /о поступит импульсов больше, чем -- . Импульсы на выходе

O/.f мин

делителя 5 перебрасывают триггер 12 в единичное состояние, а импульсы на выходе делителя 6 - триггер 13. В результате разрешающее напряжение появляется на шине «в кодового дешифратора 20, и второй имнульс fpc через открытый вентиль 19 устанавливает триггер 25 в нулевое состояние. Триггер 24, остающийся в исходном нулевом состоянии, обеспечивает, как и в случае «б, прохождение импульсов fx через открытый вентиль 22. Разрешающее напряжение, выдаваемое кодовым дешифратором 23 на щине «хЮО, засвечивает на индикаторном табло 42 занятую перед вторым разрядом и переключает коэффнпиент умножителя на 100. Одновременно открываются вентили 29 и 40 и закрываются 30 и 37. В результате в счетчике декада 38 соединяется последовательно с декадой 41. Декады 38 и 41, начиная с декады 44, заполняются импульсами умноженной частоты 100 /л-, а декада 35 - импульсами входной частоты.

При этом имнульсы переполнения декады 38 на декаду не поступает, а обе де1кады 38 и 41 каждым импульсом fx сбрасываются в нуль. Этим достигается тот же результат, что и в предыдущем случае. При частоте, меньшей /хмиш работа схемы аналогична случаю «в.

Момент окончания измерения определяется импульсом койца счета, выдаваемым делителем 7. Этот импульс перебрасывает триггер 9 в нулевое состояние, тем самым закрывая вентили 8 и 27 и П|рекращая доступ импульсов входной и умноженной частоты на счетчик,, а также, установив триггер 2 и сбросив делители 5, 6 и 7 на нуль, подготавливает устройство к следующему циклу измерения. Для компенсации погрешности, вызванной потерей второго импульса fx, импульс конца счета через схему «ИЛИ 11 дописывается в декаду младшего разряда целой части показания счетчика.

Таким образом, устройство приспосабливается своим коэффициентом умножения частоты к измеряемой частоте. Во всех трех рассмотренных случаях за счет автоматической адаптации коэффициента умножения эквивалентная частота заполнения счетчика лежит

в пределах 1000 /д-м1,1г,/;жц 100 /л-мин- Поэтому в результате измерения при постоянной

,10

временной базе Гц

зав счетчик

/Л- М III

писывается код частоты с участием всех разрядов счетчика. Следовательно, за счет автоматического изменения коэффициента умножения статическая и динамическая погрещности остаются в заранее выбранных пределах.

Формула изобретен.и я

1.Электронно-счетный частотомер, содержащий последовательно соединенные входное

формирующее устройство, вентили и схемы «ИЛИ, умножитель частоты, счетчик импульсов и индикатор, триггер управления счетом, соединенный с последовательно включенным генератором, триггером управления и делителями калиброванной частоты и с вентилем входной частоты, а также триггер выделе-кия, вентили, триггеры фиксации поддиалазона измерения, матричный кодовый дещифратор схемы выбора поддиапазона измерения, отличающийся тем, что, с целью автоматизации переключения пределов измерения и повышения точности измерения, он снабжен дешифратором выбора коэффициецта умножения, а умножитель частоты выполнен с автоматическим переключением коэффициента умножения, причем входы дешифратора выбора коэффициента умножения соединены с выходами триггеров фиксации поддиапазона

измерения, а выходы - с входами переключепия коэффициента умножения умножителя, выход которого через вентиль и схему «ИЛИ подключен к входу счетчика.

2.Частотомер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения накопления погрешности умножителя частоты, счетчик импульсов снабжен вентилями управления счетчиком, первые входы двух из которых соединены с выходами дешифратора выбора коэффициента умножения, вторые входы - с входом умножителя частоты, а выходы через схемы «ИЛИ - с входами декад счетчика, первые входы вторых двух вентилей через с.хемы «ИЛИ подключены к выходам дешифратора

выбора коэффициента умножения, а выходы декад счетчика через эти вентили и схемы «ИЛИ соединены последовательно. - Р. Of ,