Цифровой измеритель низких частот Советский патент 1979 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано для быстро действующего измерения частот датчиков, в частности в системах измерения и регулирования оборотов и расходов . Нс1Иболее близким техническим реше нием к данному изобретению является цифровой измеритель низких частот, содержащий опорный генератор, формирователь импульсов, клапан, делитель частоты, группы схем переноса кодов, регистр и счетчики импульсов 1. Известный цифровой измеритель низ ких частот имеет низкую точность при измерении повышенных частот, а при достаточной точности диапазон измеряемых частот сверху ограничен. С целью повышения точности и расширение диапазона измеряемых частот в цифровой измеритель низких частот, содержащий генератор эталонной часто ты и формирователь импульсов, выходы которых через элемент И соединены с входом делителя : частоты и с одним из входов первого счетчика импульсов выход этого счетчика соединен с входом первого блока переноса кодов и с одним из входов второго счетчика импульсов, выход последнего соединен с входом второго блока переноса кодов, а выход делителя частоты подключен к входу регистра, выходы которого через первый блок переписи кодов соединены с остальными входами первого счетчика импульсов и соответственно через второй блок переноса кодов - с остальными входами второго счетчика импульсов и третий счетчик импульсов, дополнительно введены два элемента И, элемент НЕ, триггер, формирователь импульсов, блок переноса кодов и счетчик импульсов, один из входов которого соединен с входом третьего счетчика импульсов и с выходом первого дополнительного элемента И, один вход которого подключен к выходу второго счетчика импульсов и к входу дополнительного элемента НЕ, а другой вход первого дополнительного элемента И соединен с выходом дополнительного триггера и с входом дополнительного формирователя импульсов, выход которого подключен к входу дополнительного блока переписи кодов, а вход дополнительного триггера соединен с выходами второго дополнительного элемента И, один вход этого элемента соединен с выходом дополнительного элемента НЕ, а другой вход второго дополнительног элемента И подключен к выходу допагтнительного счетчика импульсов, входы которого через дополнительный блок переноса кодов соединены с выходами регистра. На чертеже представлена структурная блок-схема предлагаемого цифрового измерителя низких-частот. Цифровой измеритель низких частот содержит генератор 1 этгшонной часто ты, делитель 2 частоты, элементы И 3-5, формирователи 6 и 7 импульсов (интервалов времени), счетчики 8-10 импульсов, счетчик И, триггер 12, элемент НЕ 13, блоки 14-16 переноса кодов и регистр 17, В каждом цикле измерения перед формированием выходного кода в счетчик 11 записывается код,соответствующий максимальной измеряемой частоте а в счетчики 8-10 и регистр 17 - код пропорциональный периоду максимально измеряемой частоты. Формирователь 7 по сигналам частотного датчика формирует интервалы времени, равные раз ности между периодом измеряемой частоты и периодом, соответствующим мак симальной измеряемой частоте. Формирователь 7 открывает элемент 3 по ис течении времени, равного периоду мак симальной измеряемой частоты, после начала периода измеряемой частоты и закрывает элемент 3 в момент окончания периода измеряемой частоты. По окончании открывания элемента 3 импульсы генератора 1 подаются на вход счетчика 8, который работает в режиме вычитания. При каждом его обнулении на выходе появляется импульс, по ступающий на вход счетчика 9,работающе го в режиме вычитания,и на управляющий вход блока 16, при этом в счетчик 8 снова заносится код регист ра 17, Аналогично работает счетчик 9 с блоком 15, Благодаря подаче на вход регистра 17 импульсов с выхода делителя 2 в регистре содержится код, пропорциональный времени, отсчитываемому от начала периода измеряемой частоты, в результате частота на выходе счетчика 8 обратно пропорциональна времени отсчитываемому от начала периода измеряемой частоты, а на выходе счетчика 9-обратно пропорциональна квадрату этого времени, Частота с выхода счетчика 9 через элемент 4 поступает на вход счетчика 11, Одновременно с выхода элемента 4 импульсы поступают на вход счетчика 10, После поступления количества импульсов, равного коду в регистре 17, он обнуляется, а сигнал с его выхода открывает элемент 5, При исчезновении импульса на выходе счетчика 9 на вход триггера 12 пс ступает сигнал, за счет кото рого триггер 12 меняет свое состояни 64 и закрывает элемент 4, поэтому последующий импульс с выхода счетчика 9 не попадает на вход счетчика 1. После исчезновения этого импульса снова поступает сигнал на вход триггера 12, который возвращается в исходное состояние, при этом элемент 4 открывается, а при помощи импульса малой длительности, поступающего с вы}{ода формирователя 6 на управляющий вход блока 14, в счетчик 10 записывается код регистра 17. Таким образом, один кз определенного количества импульсов, определяемого кодом регистра 17, не попадает на вход счетчика 11, а так как код регистра 17 изменяется, то изменяется и количество импульсов, один из которых не пррпускается на вход счетчика 11. Анализ работы схемы показывает, что погрешность аппроксимации при ее работе в конце каждого интервала аппроксимации отсутствует, а максимальная погра ность внутри интервала определяется .выражением 1 - ГГиТп где m - отношение длительности интервала аппроксимации к периоду, соответствующему максимальной преобразуемой частоте; i - номер интервала аппроксимации , Наибольшее значение погрешности принимает внутри первого интервала и составляет N, i i-Jl// у Таким Образом, характерной особенностью данного цифрового измерителя низких частот является отсутствие накопления погрешности от интервала к интервалу. Формула изобретения Цифровой измеритель низких частот, содержащий генератор эталонной частоты и формирователь импульсов, выходы которых через элемент И соединены с входом делителя частоты и с одним из входов первого счетчика импульсов, выход этого счетчика соединен входом первого блока переноса кодов и с одним из входов второго счетчика импульсов, выход последнего соединен с входом второго блока переноса кодов, а выход делителя частоты подключен к входу регистра, выходы которого через первый блок переписи кодов соединены с остальными входами первого счетчика импульсов и соответственно через второй блок переноса кодов - с остальными входами второго счетчика импульсов и третий счетчик импульсов, о т л и

чающийся тем, что, с целью повьлиения точности и расширения диапазона измеряемых частот, в него дополнительно введены два элемента И, элемент НЕ,триггер,формирователь импульсов, блок переноса кодов и счетчик импульсов, один из входов которого соединен с входом третьего счетчика импульсов и с выходом первого дополнительного элемента И, один вход которого подключен к выходу второго счетчика импульсов и к входу дополнительного элемента НЕ, а другой вход первого дополнительного элемента И соединен с выходом дополнительного триггера и с входом дополнительного формирователя импульсов, выход кото6

рого подключен к входу дополнительного блока переписи кодов, а вход дополнительного триггера соединен с выходом второго дополнительного элемента И, один вход этого элемента соединен с выходом дополнительного элемента ЙЕ, а другой вход второго дополнительного элемента И подключен к выходу дополнительного счетчика импульсов, входы которого через дополнительный блок переноса кодов соединены с выходами регистра.

Источники и формации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 391490, кл, G 01 R 23/02, 12.04.71.