Цифровой измеритель низких частот Советский патент 1977 года по МПК G01R23/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НИЗКИХ ЧАСТОТ

1

Изобрете1ше относится к измерительной технике и автоматике, может быть использовано для измерения различных параметров при работе с низкочастотными датчика1уи, в частности дляизме ния скоростей вращения и расходов.

Известен цифровой измеритель низких частот, содержащий блок управления, последовательно соединенные преобразователь код-частота и счетчик формирования выходного кода, п выходов и входов которого соединены с п входами преобразователя код-частота, один из которых связан со входом блока управления.

Однако этот измеритель работает с недостаточно высокой точностью.

Цель изобретения-повышение тошости - дости гается тем, что в измеритель, содержащий бло управления, преобразователь код-частота и счетчик формирования выходного кода, введены последовательно соединенные формирователь интервалов времени, вход которого соединен с выходом блока управления, первый элемент И, регистр сдвига, первая группа элемспто coRuaneifflH и элемент ИЛИ, своим выходом спяза11 1ый со вторым зходом блока управлеж1я, последовательно соединенн1 е блок задержки, второй элемент И и

вторая группа элементов совпадения, выходы которых соединены со входами преобразователя код-частота и со счетчиком формирования выходного кода, последовательно соединенные частотный датчик и делитель частоты, первый выход которого связан со входами блока задержки и со вторыми входами второй группы элементов совпадения; второй, третий и четвертый выходы делителя частоты соединены со вторыми входами первой группы элементов совпадения, а его пятый выход соединен со входом элемента ИЛИ, причем второй выход формирователя интервалов времени соединен с третьим входом блока управления, второй выход которого связан со вторым входом второго элемента И, выход последнего соединен со вторым входом первого элемента И. а трегьи входь второй группы элементов совпаде1шя связаны с выходами регистра сдвига.

Схема устройсгва предешвлена на чертеже.

Счетчик формирования выходного кода 1 под слючен к выходу преобразователя код-частота 2, управляющие входы преобр; :ювагеля 2 подключены к выходам счетчика I. Блок управления 3 соединен со счетчик-ом 1 и с преобразователем 2. Цифровой измери1е 11 нички.х. час ют включает в себя также формирователь интервалов времени 4, регистр сдвига 5, делитель частоты 6 с несколькими выходами и элемент И 7. Вход синхронизации формирователя интервалов времени подключен к блоку управления, с которым соединен выход 8 формирователя, вход регистра сдвига 5 через элемент И 9 соединен с выходом 10 формирователя интервалов времени 4 и с выходом элемента И 7. Вход делителя частоты 6 подключен к частотному датчику 11, выход 12 соединен с первыми входами элементов совпадения 13-15 первой группы, выход 16 делителя - со входом элемента ИЛИ 17, другие входы которого через элементы совпадения 18-20 второй группы подключены к выходам 21-23 делителя частоты и через эти же элементы совпадения - к выходам 24-26 регистра сдвига5. Выходы 24-26 регистра сдвига соединены также со вторыми входами элементов совпадения 13-15, третьи входы которых подключены к выходу элемента И 7. Выходы элементов совпадения 13-15 соединены со входами установки в различные состояния счетчика формирования выходного кода 1 и преобразователя код-частота 2. Один вход элемента И 7 п даслючен через блок задержки 27 к выходу 12 делителя частоты 6, а другой - к блоку управления 3, с которым соединен также выход элемента ИЛИ 17. Цифровой измеритель низких частот работает следующим образом. В начале каждого цикла измерения в счетчик формирования выходного кода 1 записьгоается определенный код, и по истечении некоторого времени после начала цикла на вход счетчика подаются импульсы с преобразователя код-частота. Частота этих импульсов переменная и управляется текущим значением кода в счетчике. Подача импульсов с переменной частотой продолжается до окончания цикла измерения, после чего выходной код записьшается в запоминающее устройство (на схеме не показано) „ Формирователь интервалов времени 4 выдает на выходе 10 импульсы в моменты окончания интервалов времени 2Timin, 4Timin, ,a на выходе 8 - через интервал времени 16Tlп in ГД Tirpjnминимальный период измеряемой частоты датчика, т.е. период, соответствующий максимальной измеряемой частоте. Интервалы времени отсчитьшаются от начала цикла измерения благодаря запуску формирователя интервалов времени блоком управления 3. Импульсы с выхода 10 поступают через элемент И 9 на регистр сдвига 5, а с выхода 8-на блок управления. При поступлении импульсов на вход регистра- сдвига сигр1алы формируются последовательно на его выходах 24-26. Делитель частоты 6 формирует на своих выходах 12,21,22,23,16 импульсы соответственно с частотами F, 0,5F, 0,25F, 0,125 F и 0,0625F, т.е через интервалы времени Т2, 2Т2 , 4Т-2 , 8Т2 и 16Т2 отсчитываемые от начала никла измерения, где F-частота датчика, т.е. измеряемая в данный моент частота, а Тз-период этой частоты. Импульсы, соответствующие окончаниям наименьших интервалов времени, формируются на ыходе 12. Импульс, соответствуюндий окончанию наибольшего интервала времени, формируется на выходе 16, а на выходах 21-23 формируются импульсы, соответствующие окончаниями интервалов времени, имеющих указанные промежуточные значения. Перед началом цикла измерения или в его начале сигнал с блока управления устанавливает элемент И 7 в исходное состояние, при котором с него подается разрешающий сигнал на элементы совпадения 13-15. Перед началом формирования выходного кода сигнал с блока управления 3 записывает в счетчик 1 код, соответствующий максимальной измеряемой частоте. Начало формирования выходного кода определяется импульсом с выхода 8 формирователя 4, а окончание - сигналом с элемента ИЛИ 17. Если измеряемая частота находится в пределах от Fmax До 0,5Fmax импyльc на выходе 12 делителя 6 формируется до появления сигналов на выходах регистра 5. Этот импульс не может пройти через элементы совпадения 13-15, так как сигналы на их выходах, подключенных к регистру сдвига, отсутствуют. Пройдя через блок задержки 27, он переводит элемент И 7 в состояние, противоположное исход-, ному. Счетчик формирования выходного кода и управляемый делитель частоты остаются в исходном состоянии, а на регистр сдвига после этого не Morjn: попасть импульсы с формирователя интервалов времени 4. Так как формирование выходного кода начинается спустя время 16T,min, аТ, min Kg Т, mjn, то коэффициент деления измеряемой частоты должен быть равен 16. Коэффициент Kg обеспечивается тем, что из-за отсутствия сигналов на выходах регистра сдвига 5 элементы совпадения 18-20 закрыты, и формирование выходного кода заканчивается после появления импульсов на выходе 16 делителя 6, т.е. через 16Tj, Частота на входе счетчика Аоомиоования выходного кода 1 изменяется отГ,.,, Тб if m закону i гё , При измеряемой частоте РХЗХ 2 - 32Т, гп in и выходной код приним значение1 N -- - f 6- о 5 N К, зг-т,, На входе счетчика формирования выходного кода в конце цикла измерения - 0,5.к,. Если измеряемая частота находится в пределах от 0,5 до 0,25 Ff-nax, к моменту формирования импульса на выходе 12 делителя 6 на выходе 24 регистра сдвига 5 уже оказьшается сигнал. В этом случае импульс с выхода 12 делителя частоты поступает на элемент совпадения 13 и устанавливает в счетчике формирования выходного кода I кодО,5Ытах Этот же импульс , пройдя через блок задержки 27, переводит элемент И 7 в состояние, противоположное исходному. В этом случае коэффициент деления входной частоть Kg 8 вследствие т го, что сигнал на выходе элемента ИЛИ 17 фо мируется после поступления на элемент совпадения 18 импульса с выхода 23 делителя, так как на другом входе элемента совпадения 18 присутствует сигнал с выхода 24 регистра сдвига 5. В связи с тем, что интервал времени от начала цикла измерения до начала формирования выходного кода всегда равен 6Т, min. моменту начала формирования выходног кода в этом случае при К 8 должен соответствоK.-S -o,5.N ЧТО соот вать код ветствует предварительно записа1шому коду в счетчик формирования выходного кода. Частота, подаваемая на счетчик форКшрования выходного кода, должна в этом случае изменяться по закону. ,, .„.н„;о.. Это начальное значение частоты обеспечивается установкой преобразователя код-частота в соответствующее состояние импульсом с элемента совпадения 13 одновременно с записью в счетчик формирования выходного кода 0,5N|Tiax Так как отношение различных значений i обратно пропорционально отношению соответствуюших значений Тг, то при ,25F и соответственно ,„, частота на входе счетчика .f: 1 Чг .2 ц а сфор О1рованный в счетчи вк:°ИИ 0.25 N, Аналогично происходят процессы в измерительных циклах, когда измеряемая частота находится в пределах от 0,25 до 0,125 Fm и от 0,125 до 0,625 Fm В этих случаях перед формированием выходного кода в счетчик записьгоаются соответственно коды 0,25 Nm и 0,125 Nm, а коэффициент деления измеряемой частоты К-4 и К„.-4,что обеспечивается окончанием процесса формирования выходного кода импульсами,проходящими на блок управления через элемент ИЛИ 17 с элемента совпадения 19 или 20. Следовательно,цифровой измеритель низких частот обеспечивает измерение частот в нескольких поддиапазонах. При этом цикл измерения на всех поддиапазонах может меняться в одинаковых пределах от 16Tirnin до 32Tirnin- За счет автоматического изменения коэффициента деления измеряемой частоты К- максимальная частота на входе счетчика формирования в ыходного кола в данном случае в восемь раз меньше по сравнению с тем случаем, когда К о- является g- лилисгея постоянной величиной, что имеет место в известных цифровых измерите гях низкой частоты. Коэффициент деления измеряемой частоты на верхнем поддиапазоне возрастает,а максимальная частота на входе счетчика формирова(шя выходного кода соответственно уменьшается при снижении нижнего относительного значения измеряемой частоты. Так, при измеряемых частотах ниже F 003125Fm а 16, а при частотах ниже F 0,015625 Fm . Соответственно коэффициенту К может быть повышена точность измерения при использовании элементов с одинаковыми частотными свойствами. Таким образом, предлагаемый 1шфровой измеритель низких частот обеспечивает значительное повышение точности по сравнению с известными. Формула изобретения Цифровой измеритель низких частот, содержащий блок управления, последовательно соединенные преобразователь код-частота и счетчик формирования выходного кода, п выходов и входов которого соединены с п входами преобразователя код-частота, один из которых связан со входом блока управления, отличающийся тем, что, с : целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные формирователь интервалов времени, вход которого соединен с выходом блока управления, первый элемент И, регистр сдвига, первая группа элементов совпадения и элемент ИЛИ, своим вьЕходом связанный со вторым входом блока управления, последовательно соединенные блок задержки, второй элемент И и вторая группа элементов совпадения, вь1ходы которых соединены со входами преобразователя код-частота и со счетчиком формирования выходного кода, последовательно соединенные частотныйдатчик и делитель частоты, первый выход которого связан со входами лока задержки и .со вторыми входами второй группы элементов совпадения, второй, третий и четверьш выходы делителя частоты соединены со вторыми ходами первой группы элементов совпадения, а его ятый выход соединен со входом элемента ИЛИ, прием второй выход формирователя интерналоп BIX;MCи соединен с третьим входом блока управления, втоой выход которого связан со вторым входом второо элемента И, выход последнего соединен со вторым ходом первого элемента И, а третьи входы второй руппы элементов совпадения связаны с пглходами егистра сдвига.