Устройство для преобразования частоты в код Советский патент 1979 года по МПК H03K13/20 G01R23/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ В КОД

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальных телеметрических системах и системах автоматического контроля ДЛЯ преобразования информации от датчиков с вы ходной частотой, меняющейся в широком диапазоне. Известно устройство для преобразования частотного сигнала в цифров код, содерхсащее клапан измеряемой частоты, схему выделения одного периода, клапан эталонной частоты, генератор эталонной частоты, блок управления, настраиваемый делитель и счетчик линейного значения измеря емой частоты 1. Недостатком такЪго устройства является большая разрядность кода, эквивалентногЪ частоте при работе в широком диапазоне частот и необходимость применения в счетчике счетных элементов с высокой частотой переклю чения. Известен также функциональный пре образователь частоты импульсов в цифровой код, содержащий дискриминатор-формирователь, элемент И, накопительный триггерный счетчик, генератор меток времени, кодовый счетчик, дешифратор, регистр хранения информации, индикаторное устройство и управляющее устройство 2. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие , так как время преобразования определяется несколькими периодами измеряемой частоты. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство ДЛЯ преобразования частоты в код содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор иьшульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первой группой входов блока коммутации 3. Недостатке такого устройства является низкое быстродействие и большая разрядность кода, эквивалентного частоте, изменяющейся в широком диапазоне.. Целью изобретения является повышение быстродействия устройств при одновременном сокращении разрядности кода эквивалентного частоте, изменяющейся в широком диапазоне. Поставленная цель достигается тем что в ус-ройство для преобразования частоты в код, содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого со единен с первой группой входов блока коммутации, дополнительно введены дв триггера,два.элемента И,элемент ИЛИ, детаифратор и шифратор, причем выход формирователя илшульсов измеряемой частоты подключен к единичному входу первого триггера и к одному из входов денифратЬра, другие входы которо го соединены с выходами разрядов сче чика импульсов измеряемо частоты, выходы дешифратора подключены через последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ и первый элемент И к нyлeвfciвv входам первого и второго триггеров и непосредственно ко входам шифратора, выходы которого подключены ко второй группе входов блока ком((1утацйй выход второго триггера соединен с уттравляющим входом фор мироватёяя импульсов измёрйёмой част ты, а выхода первого три|7гера и гене ратора йшуйьсдв эталонной чадтр через второй эл(эмент И йодключёнй ко ВХОДУ: счётчика импульсов эталонной частотй ёыход которого через . элемент иЛИ сбёдймен со. вФорам входом первого элемента И. На чертеже представлена фуйкцйональная предлагаемого устрой-. ства для преобразования: в ко Устройство для преобразования час тбты в код содержит форгшрователь 1 импульсов йз)М1еряемой. частоты, генератор 2 импульсов эталонной частота F&, счетчик 3 импульсов эталонной частоты РЭ, счетчик 4 импульсов измеряемой частоты РЭС блок коммутации 5, элементы б 7 И, ;эЯёменты:8,9 ИЛИ триггеры 10, 11, дешифратор 12, шифратор 13, формирователь номера поддиапазона Д4. ; Устройство для преобразования час тоты в код работает следующим образом. Сигнал начало преобразования a ycтpfoйcтвa управления перебрасывает триггер 11. Потенциальный сигнал с выкоца триггера 11 дает разрешение на прохождение измеряемого сигнала через формирователь 1. Импульсы с выхода формирователя 1 поступают на двоичный счетчик 4 и фронтом первого импульса перебрасывается-триггер 10, который разрешает прохождение импуль сов эталонной частоты РЭ от генератора 2 импульсов эталонной частоты через элемент И 7 на счетчик.3, Окончание преобразования происходит при наличии определенного количества импульсов, поступивших на сче чик 3 и с появлением сигнала номера поддиапазона на выходе формирователя 14 номера поддиапазона. Число импульсов эталонной частоты РЭ, поступивших в счетчик 3, при котором происходит окончание преобразования, зависит от измеряемой частоты и изменяется от яо Nwoj , где Nniin - минимальное количество импульсов эталонной частоты, которое определяется требуемой точностью измерения, Nma«- максимальное количество импульсов РЭ, поступивших в счетчик 3, которое определяется низшей частотой измеряемого сигнала. Для увеличения быстродействия частота генератора 2 выбирается из условия, чтобы за период некоторой средней частоты на счетчик 3 поступило NfMir импульсов эталонной частоты. Время измерения этой средней частоты и частоты ниже средней определяется одним- периодом измеряемой частоты, При зтсал количество импульсов эталонной частоты, поступивших на счетчик 3, будет увеличиваться с уменьшением измеряемой частоты. Формирование интервала времени, равного одному периоду измеряемой частоты, происходит в формирователе 14 номера поддиапазона. . Яри измеряемой.частоте РЖ больше некоторой средней частоты измерение происходит за .несколько периодов измеряемой частоть. Сигнал номера поддиапазона формируется в результате сравнения содержимого счетчика 3 и количества периодов измеряемой частоты За интервал измерения. В каждом поддиапазоне крайние частоты отличаются в дв§ раза. Для частот среднего поддиапазона содержимое счетчика 3 находится в пределах от Nmifl до 2Nmtr -l. Для поддиапазонов с частотой сигнала РХ ниже частоты среднего поддиапазона содержимое в счетчике 3 для крайних частот стыкующихся поддиапазонов отличается в два раза. Для поддиапазона частот выше среДнего поддиапазона содержимое счетчика 3 находится также в пределах от ДО 2Nf iin-l, а количество пери-, одов, за которое происходит измерение, кратно. 2. Чем выше частота поддиапазона, тем больше п. Сигнал о заполнении счетчика 3 импульсами эталонной частоты в указанных пределах подается через элемент ИЛИ 8 на вход элемента И б и на формирователь 14 номера поддиапазона. Число периодов измеряемой частоты выявляется дешифратором 12 формирователя 14 номера поддиапазона, входы которого подключены к выходам счетчика 4. Сигналы на выходе дешифрато ра 12 появляются при значениях чисел в счетчике 4 кратных 2,где ,1,2,3. С выхода допифратора 12 формиро теля 14 через элемент ИЛИ 9 сигналы номера подаются на второй вход элемента И б. При совпадении сигналов на первом и втором входе элемента И б на его выходе появляется сигнал конец преобразования , который устанавливает в О триггеры 10 и 11. Сигналы с выхода дешифратора 12 формирователя 14 подаются на шифрат 13, где преобразуются в двоичный код номера поддиапазона, который с кодом счетчика 3 через блок коммутации 5 передаются в систему по сигналу За рос. Таким образом, время преобразования предлагаемого устройства определяетсй автоматически и для частот некоторого среднего поддиапазона и частот ниже среднего поддиапазона ра но периоду измеряемой частоты, а для частот выше некоторого среднего поддиапазона время преобразования равно периоду частоты среднего поддиапазона, при этом номер поддиапазона определяется автоматически. Разрядность кода, эквивалентного измеряемой частоте, равна разрядности кода для числа Nw4n в счетчике 3 и разрядности кода номера поддиапазо на от формирователя 14. Разрядность кода номера поддиапазона определяется из выражения п 2, где п - количество поддиапазонов, m - количество двоичных разрядо Количество поддиапазонов определяется из выражения Ffno 2 Ftviin . где FfviQy- максимальная частота всего диапазона измеряемых частот, Fniin- минимальная частота всего диапазона измеряемыхчастот. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого техничес кого решения в отличие от прототипа заключается в повышении быстродействия при одновременном уменьшении раз рядности кода эквивалентного частоте Так, например, для преобразования частоты с помощью известного устройства - прототипа с точностью преобразования 0,2%, необходимо производить измерение в течение интервала времени, равного 500 периодам измеряемой частоты для самой низкой частоты в заданном диапазоне. Интервал времени измерения остается постоянным для всего диапазона частсэт, поэтому с увеличением частоты число импульсов измеряемой частоты за.интервал измерения пропорционально увеличивается. В предлагаемом устройстве в отличие от известного для частот в диапазоне от самого ни.зкого значения до некоторой средней частоты преобразование производится за интервал времени, равный одному периоду измеряемой частоты. Для более высоких частот интервал измерения равен одному периоду частоты некоторого среднего поддиапазона. Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства в десятки раз выше, чем быстродействие известного устройства, В то же время в известном устройстве разрядность кода, соответствующего измеряемой частоте, определяется разрядно стью счетчика импульсов измеряемой частоты, счетчика кадров и счетчика импульсов эталонной частоты. Интервал времени измерения определяется количеством импульсов измеряемой частоты, необходимых для измерения с заданной точностью для случая измерения самой низкой частоты во всем диапазоне измеряемых частот. Формула изобретения / . Устройство дляпреобразования частоты в код, содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эта:лонной частоты, выход которого соединен с первой группой входов блока коммутации , отличающееся тем, что, с целью повьашения быстродействия, в него дополнительно введены два три17гера, два элемента И, элемент ИЛИ, дшяифратор и шифратор, причем выход формирователя импульсов измеряемой частоты подключен к единичному входу первого тргтгера и к одному из входов д аифратора, другие входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов измеряемой частоты, выходы дешифратора подключены через последовательно соединенные дополнительньй э темент ИЛИ и первый элемент И к нулевым входг м первого и второго триггеров и непосредственно ко входам шифратора, выходы которого подключены ко второй группе входов блока коммутации, выход второго,триггера соединен с управляющим входом формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы первого триггера и генератора импульсов эталонной частоты через второй элемент И подключены ко входу счетчика импульсов эталонной частоты выход которого через элемент ИЛИ соединен со вторым входом первого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 263299, кл. G Об J, 1968. 2.Авторскоесвидетельство СССР № 292233, кл. Н 03 К 13/02, 1969. 3.Авторское свидетельство СССР № 373873, кл. Н 03 К 13/20, 1977.

,MJ«.,