Преобразователь периода следования импульсов в цифровой код Советский патент 1978 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах с циклическим опросом для регистрации информации датчиков с частотным выходом, применяемых для автоматизации производственных процессов. Известно устройство для преобразования частоты переменного напряжения в цифровой код, содержащее формирователь импульсов из меряемой частоты, счетчик импульсов измеряемой частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, генератор эталонной частоты, регистр перезаписи и блоки управления, вычитающий счетчик, суммирующий счетчик, делитель частоты импульсов, схемы запрета 1. К недостаткам этого устройства относится сравнительно низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, генератор тактовых импульсов, счетчик периодов эталонной частоты, регистр перезаписи, блок сйнхронизации, переключатель числа периодов начала измерения, переключатель числа периодов конца измерения, формирователь импульсов опорной частоты 2. Измерение изменения периода в этом устройстве производится длительный промежуток времени, что понижает быстродействие устройства и уменьщает точность измерения периода следования низкочастотных колебаний. К недостаткам устройства относится также и сложность практической реализации, которая приводит к понижению надежности. Целью изобретения является повыщение быстродействия и точности Измерения. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь периода следования импульсов в цифровой код, содержащий формирователь импульсов измеряемой частоты, генератор тактовых импульсов, генератор эталонной частоты, подключенный через элемент И к счетчику периодов эталонной частоты, соединенному с регистром перезаписи, счетчик периодов измеряемой частоты и блок управления, введена линия задержки, триггеры формирования предварительного и измерительного интервалов .юполнительные четыре элемента И, триггер перезаписи и счетчик строк, причем первый в.чод триггера формирования предварительного интервала через дополнительный первый элемент И подключен к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты и к выходу линии задержки, второй вход триггера формирования предварительного интервала подключен к выходу счетчика периодов измеряемой частоты, а выход этого же триггера соединен через дополнительный второй элемент И со входом счетчика периодов измеряемой частоты и через дополнительный третий элемент И с первым входом триггера формирования измерительного интервала, второй вход которого подключен к дополнительному четвертому элементу И, первый вход которого соединен с выходом счетчика периодов измеряемой частоты, выход триггера формирования измерительного интервала подключен ко второму входу элемента И, другие входы дополнительного второго, третьего и четвертого элементов И подключены к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, вход счетчика строк подключен к выходу блока управления, выход - к первому входу триггера перезаписи, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход триггера перезаписи соединен с управляющим входом регистра перезаписи, выход генератора тактовых импульсов подключей к входу линии задержки. Повышенная точность измерения периодов следования импульсов, приходящих с формирователя импульсов измеряемой частоты через дополнительные элементы И на счетчик периодов измеряемой частоты и триггеры формирования предварительного и измерительного интервалов времени, достигается за счет того, что длительность интервала измерения формируется счетчиком периодов измеряемой частоты а фронты временного интервала - триггером формирования измерительного интервала времени, а следовательно, за счет большой стабильности и высокой крутизны фронтов, причем вход счетчика периодов измеряемой частоты через второй дополнительный элемент И соединен с выходом триггера формирования предварительного интервала времени, а выход его - со вторым входом триггера формирования предварительного интервала времени. Триггер формирования измерительного интервала времени через второй и третий дополнительные элементы И управляется по первому входу триггером формирования предварительного интервала времени, а по второму входу - счетчиком периодов измеряемой частоты. Выход триггера формирования измерительного интервала времени подключен на второй вход схемы И, первый вход которой соединен с выходом генератора эталонной частоты, а выход - с входом счетчика периодов эталонной частоты. Структурная электрическая схема предлагаемого преобразователя приведена на чертеже. Преобразователь состоит из формирователя импульсов измеряемой частоты 1, элементов И 2-6, триггера 7 формирования измерительного интервала времени,, триггера 8 формирования предварительного интервала времени, счетчика 9 периодов измеряемой частоты, генератора 10 тактовых импульсов, триггера перезаписи 11, линии задержки 12, генератора 13 эталонной частоты, счетчика 14 периодов эталонной частоты, регистра перезаписи 15, блока управления 1б и счетчика 17 отперфорированных строк. Преобразователь работает следуюш,им образом. В исходном состоянии импульсы через элементы И 2-6 не поступают на входы счетчиков 9 периодов измеряемой частоты и счетчиков 14 периодов эталонной частоты. При поступлении тактового импульса с генератора 10 на второй вход триггера перезаписи 11 и вход линии задержки 12 информация, храняш,аяся в счетчике 14 периодов эталонной частоты, переносится в регистр перезаписи 15, и счетчик 14 возвращается в исходное состояние. Счетчик 14 готов к измерению периода следования импульсов и регистрации цифрового кода о предыдущем цикле измерения периода. .Через время, опр деляемое временем линии задержки 12, подается сигнал на вход элемента И 3, и импульс измеряемой частоты с формирователя 1 поступает на первый вход триггера 8 формирования предварительного интервала времени, в результате чего триггер 8 формирует импульс, который поступает на элементы И 4 и 5. Следующие за первы.м импульсы измеряемой частоты через элементы И 4 и 5 поступают на вход счетчика 9 и первый вход триггера 7 формирования измерительного интервала времени. Триггер 7 в момент прихода импульса измеряемой частоты формирует на выходе импульс, который поступает на вход элемента И 6, и счетчик 14 периодов измеряемой частоты начинает подсчет импульсов поступающих через элемент И 6 с генератора 13 эталонной частоты. Таким образом, формируется начало измерительного интервала времени. В момент заполнения счетчика 9 на его выходе формируется импульс, который поступает на вход элемента И 2 и возвращает триггер 8 в исходное состояние и тем самым возвращает в исходное состояние элементы И 4 и 5. Следующий импульс измеряемой частоты поступает через элемент И 2 непосредственно на второй вход триггера 7, вследствие чего триггер 7 возвращается в первоначальное состояние и переводит элемент И 6 в исходное состояние и тем самым прекращается счет импульсов эталонной частоты. Таким образом, формируется конец измерительного интервала времени. Количество периодов эталонной частоты, зарегистрированное счетчиком 14, прямо пропорционально периоду измеряемой частоты и характеризуется комбинацией состояний триггеров пятнадцатиразрядного счетчика 14. Одновременно с процессом измерения периода следования импульсов происходит регистрация информации, хранящейся в регистре перезаписи 15, следующим образом. Выходные усилители, входящие в состав триггеров регистра перезаписи 15 и предназначенные для управления кодовыми электромагнитами регистратора, образуют дешифратор, разбитый на три группы, входами которого управляет счетчик 17 отперфорированных строк. Управляющие сигналы регистратора через блок управления 16 посредством счетчика 17 управляют, процессом регистрации, а после трех

входных импульсов, постуиаюишх с выхода блока управления 16 на вход счетчика 17, на выходе счетчика 17 формируется сигнал, который переводит триггер перезаписи 11 в другое состояние и процесс регистрации заканчивается. Таким образом, при регистрации осуществляется свертывание пятнадцатиразрядного двоичного кода в три строки информации по пять разрядов в каждой строке.

В качестве регистрирующего устройства преобразователя возможно применение перфоратора ПЛ-150.

Формула изобретения

Преобразователь периода следования импульсов в цифровой код, содержащий формирователь импульсов измеряемой частоты, генератор тактовых импульсов, генератор эталонной частоты, подключенный через элемент И к счетчику периодов эталонной частоты, соединенному с регистром перезаписи, счетчик периодов измеряемой частоты и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и точности измерения, в него введена линия задержки, триггеры формирования предварительного и измерительного интервалов, дополнительные четыре элемента И, триггер перезаписи и счетчик строк, причем первый вход триггера формирования предварительного интервала через дополнительный пер

вый элемент И подключен к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты и к выходу линии задержки, второй вход триггера формирования предварительного интервала подк-лючен к выходу счетчика периодов измеряемой частоты, а выход этого триггера соединен через дополнительный второй элемент И со входом счетчпка периодов измеряемой частоты и через /юполнительный тритий элемент И с первым входом триггера формирования изме рительного интервала, второй вход которого подключен к дополнительному четвертому элементу И, первый вход которого соединен с выходом счетчика периодов измеряемой частоты, выход триггера формирования измерительного интервала подключен ко второму входу элемента И, другие входы дополнительного второго, третьего и четвертого элементов И подключены к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, вход счетчика строк подключен к выходу блока управления, выход - - к первому входу триггера перезаписи, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход триггера перезаписи соедиг йен с управляющим входом регистра перезаписи, выход генератора тактовых импульсов подключен к выходу линии задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР N° 359604, кл. G 01 R 23/10, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 249479, кл. 21 е 36/03, 1968.