Цифровой частотомер Советский патент 1978 года по МПК G01R23/00 

ключей соединены с выходом второго формирователя; последовательно соединенные блок сравнения, первый элемент ИЛИ, включенный между первыми выходами блока сравнения и первым входом реверсивного счетчика, а также второй элемент ИЛИ, включенный между вторыми выходами блока сравнения и вторым входом реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с первым выходом основного счетчика, причем вторые выходы основного счетчика соединены с первыми входами блока сравнения, а вторые входы последнего соединены с третьими выходами дополнительных счетчиков каждого из п каналов измерения.

Иа фиг. 1 приведена структурная электрическая схема цифрового частотомера, где показан только один из II каналов измерения; на фиг. 2 - временные диаграммы работы цифрового частотомера.

Цифровой частотомер содерл :ит генератор 1, первый 2 и второй 3 формирователи, делитель 4, основной триггер 5, основной ключ 6, счетчик 7 и я каналов измерения, каждый из которых состоит из первых 8-1-8-л и вторых 9-1-9-« дополнительных ключей, дополнительных триггеров 10-1-10-п, третьих дополнительных ключей 11-1-11-ri и дополнительных счетчиков 12-1 - 12-/г, а также блок 13 сравнения, первый 14 и второй 15 элементы ИЛИ и реверсивный счетчик 16.

В качестве дополнительных счетчиков 12-1 -12-я использованы триггеры 17-1 -17-я и 18-1-18-я со счетными входами, в качестве основного счетчика 7 - триггеры 19 и 20. В блоке 13 сравнения использован набор логических элементов И 21-28. На вход 29 устройства подается напряжение измеряемой частоты.

Работает цифровой частотомер следующим образом.

При поступлении на вход 29 напряжения измеряемой частоты tx формирователь 3 нреобразует входное напряжение в последовательность имнульсов с периодом повторения

7а; -(см. фиг. 2, а). С выхода генератора 1

/дстандартной частоты поступает напряжение некоторой стандартной частоты /о на вход формирователя 2 импульсов стандартной частоты. С выхода формирователя 2 последовательность импульсов с периодом повторения

7о - (см. фиг. 2,6) поступает на вход де/0

лителя 4. Иервым импульсом, пришедшим с выхода делителя 4, опрокидывается в единичное состояние основной триггер 5 со счетным входом (см. фиг. 2,в,г). Это приводит к открыванию ключа 6, и импульсы измеряемой частоты начинают подсчитываться счетчиком 7 (см. фиг. 2,d). С выхода формирователя 2 последовательность импульсов поступает также на входы дополнительных ключей 8-1-8-я и 9-1-9-га. Вторые входы этих ключей соединены соответственно с единичным и нулевым

выходами триггера 5. Поэтому носле переброса триггера 5 в состояние «1 ближайший по времени импульс стандартной частоты поступает через ключи 8-1-8-я на вход триггеров

10-1 - Ш-я. Переброс последних приводит к открыванию ключей 11-1 - 11-я, и импульсы измеряемой частоты начинают подсчитываться счетчиками 12-1 - 12-я (см. фиг. 2,е,ж). Второй импульс с выхода делителя 4 возврашает триггер 5 в первоначальное состояние. Это приводит к закрыванию ключей 6 и 8-1-8-я и открыванию ключей 9-1-9-я. Поэтому ближайший по времени импульс стандартной частоты возвратит в первоначальное

состояние триггеры 10-1 - 10-я, ключи 11-1 - 11-я закрываются. На этом цикл измерения заканчивается.

Таким образом, для повышения точности измерения производятся многократные измерения с последующим усреднением результата. Просуммировав значения частоты л,, f.t., , ..., Ijf , полученные на выходе каналов и, разделив сумму на я, получаем усредненное значение частоты

/.V, -t- Лг +

+ /Х. f

I л

При этом погрешность получаемого результата уменьшается в УЯ раз по сравнению с погрешностью результата однократного измерения.

Такое измерение известно, но производимое последовательно во времени, оно требует огромной затраты времени. Время измерения увеличивается в .ед раз, где /изм.ед - время однократного измерения.

В данном устройстве время измерения увеличивается всего лишь на период повторения имнульсов Стандартной частоты, а при использовании многоканального частотомера время измерения увеличивается незначительно - на n-fo, а точность измерения увеличивается в УЯ. Предположим, что число импульсов, подсчитанное счетчиком 7, равно А. Тогда можно сказать, что показания счетчиков 12-1 - 12-я отличаются от показаний счетчика 7 на единицу, т. е. равны АХ-1 или Лж+1. Поэтому в качестве счетчиков 12-1 - 12-я можно

0 использовать два последовательно соединенных триггера 17-1 - 17-я и 18-1-18-я со счетными входами. При этом запоминается не все число, а два младших его разряда. Анализ состояний триггеров 17-1-17-я и 18-1-18-я счетчиков 12-1-12-я и триггеров 19 и 20 счетчика 7, являющихся младшими разрядами двоичного числа, производится блоком 13 после окончания счета в обоих счетчиках.

Для этого используем набор логических элементов И 21-24, соединенных с элементом ИЛИ 14 и набор логических элементов И 25-28, соединенных с элементом ИЛИ 15. Входы элементов 21-24 соединены с выходами триггеров 17-20 так, что при двоичном

коде триггеров 19 и 20, меньшем двоичного

кода, и на выходе элемента ИЛИ 14 образуется единица, постунающая на вычитающий вход счетчика 16, а п-ри обратном отношении кодов - единица образуется на выходе элемента ИЛИ 15, соединенном с суммирующим входом счетчика 16.

При нереписи содержимого счетчика 7 в счетчик 16 цроизводится последовательный опрос триггеров счетчика 16. Со счетчика 7 импульсы поступают на вход второго триггера счетчика 16, т. е. таким образом в счетчик 16 заносится результат умножения содержимого счетчика 7 на «2. После осуществления суммирования счетчиком 16 результат можно прочитать следующим образом: состояние триггеров счетчика 16, начиная со второго, будут соответствовать целой части полученной суммы, причем состояние второго триггера соответствует младшему разряду целой части двоичного числа. Состояние первого триггера счетчика 16 соответствует старшему разряду дробной части полученной суммы, т. е. осуществлено деление на 2. В результате проведенных операций получено усредненное значение измеряемой частоты f Использование параллельно включенных каналов измерения выгодно отличает данный цифровой частотомер от известных, так как уменьшается погрешность получаемого результата при незначительном увеличении времени измерения.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор, первый формирователь, делитель, основной триггер, основной ключ и основной счетчик, а также второй формирователь, выход которого соединен со вторым входом основного ключа, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыщения точности из.мерения, в него дополнительно введены п параллельно соединенных каналов измерения, каждый из которых состоит из двух дополнительных ключей, последовательно соединенных дополнительного триггера, третьего дополнительного ключа и дополнительного счетчика, причем первые входы

первого и второго дополнительных ключей связаны с выходом первого формирователя, а их вторые входы - с первым и вторым выходами основного триггера, выходы первого и второго дополнительных ключей каждого из п каналов соединены с входами дополнительного триггера, а вторые входы третьих дополнительных ключей соединены с выходом второго формирователя; последовательно соединенные блок сравнения,

первый элемент ИЛМ и реверсивный счетчик, а также второй элемент ИЛИ, включенный между вторыми выходами блока сравнения и вторым входом реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с первым выходом основного счетчика, причем вторые выходы основного счетчика соединены с первыми входами блока сравнения, а вторые входы последнего соединены с третьими выходами дополнительных счетчиков каждого из л каналор

измерения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев, изд-во «Вища щкола,

1971, с. 19.

2.Цифровые электроизмерительные пр:;боры. Под ред. Шляндина В. М. М., «Эперги 1972, с. 27.

и

ОЦ

л1

п о о о

ж

1