Устройство для измерения скорости изменения частоты Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к-области контрольно-измеритепьной техники и может быть использовано для измерения скороети изменения частоты и в сочетании с ,частотными датчиками - для контроля ско рости изменения различных физических процессов. Известные устройства, позволяющие измерять скорость изменения частоты, имеют недостаточно широкие функциональные возможности, сложную конструкцию и огра1ниченный диапазон измерения контролируемой частоты, т.е. они практически измеряют значение отклонения частоты бт номинальной l. Из известных наиболее близким к изоб ретению по технической сущности являет. сч устройство для измерения скорости из- менения частоты, содержащее узел автома тической подстройки частоты, два смесителя, линию задержки, частотомер и узел управления, причем выход узла автоподСтройки частоты соединен с входом смеси теля, на второй вход которого подается сигнал с частотой , выход смесителя соединен с одним из входов смесителя и с входом лийии задержки, вьтход Последней соединен с вторым входом смесителя, вьтход которого соединен с входом частото- мера, который состоит из формировател$4 которого сбёдинен с входом узла делителя частоты, другой вход которого соединен через генератор меток времени с выходом генератора опорной частоты. Выход узйа делителя частоты соединен ч&рез узел формирования времени счета с узлом управления, другой выход которого соединен с одним, из входов селектора. Другой Ьход селектора соединен с выходом формирователя, а выход с входом уЭ ла, в состав которого входят счетчик,кок мутатор и узел индикации. Шины сброса счетного узла соединены с выходом одновибратора сброса, входящего в состав уэла управления 2. К недостаткам устройства относится невысокое быстродействие, поскольку необходимо значительное время для перестройки частоты узла автоподстройки частоты что особенно сказывается на ниакго и средних частотах, Цель изобретения - повышение быстро действия устройства. Указанная цель достигается тем, что л в устройство для намерения скорости изменения частоты, содержащее генератор опорной частоты, формирователь импульсов выход которого через одновибратор им пульсов сброса соединен с шиной сброса узла ййДйкации, входы которого соединены с выходами коммутатора, введены одновибратор управления, триггер, ёлемент ИЛИ и два параллельных канала оценки интервала времени, причем выход формирователя импульсов подключён непосредст венно к первому и второму входам каналов сценки интервала времени и через одновибратор управления к входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с третьими входами соответственно первого и второго каналов оценки интервала времени, четвертые входы которых подключены к выходу генератора опорной частоты, первые выходы каналов оценки интервала времени через элемент ИЛИ пойключены к знаковому входу узла инди. Кадий, установочные входы коммутатора соединены с вторыми выходами каналов сщенкй интервала времени, кодовые выходы которых подключены к информационным входим Коммутатора. Каждый из каналов оценки интервала времени содержит последовательно соединенные одновйбраторы переписи кода и сбрьса реверсивного счетчика, два элемен та И, реверсивный сЧетчик и узел выделения знака, причем первый вход первого элемента И соединен с входом одновибратора переписи кода и третьим входом канала, первым, четвертым и вторыми входа ми которого являются второй и третий входы первого элемента И и первый вход второго) элемента И, Вь1ход которого является первым выходом канала, выход первого элемента И каждого канала саденки инвервала времени соединен с суммирую Шй ВХОДОМ реверсивного счетчика своего и вйчитаюшйм входом реверсивного счётчика соседнего К1анала оценки интерва ла 1 емени, выход одновибратора сброса соединен с входом установки нуля реверсивного счетчика, кодовые выходы которо го являются кодовыми выходами канала и через узел выделения знака подключены k второму входу второго элемента И, вторым выходом канала опенки интервала времени является выход одновибратора переписи кода. На .фиг, 1 приведена фушшйональная схема предлагаемого устройства на фиг, 2 Даны временные диаграммы напряжений в характерных точках схемы, В состав устройства входят: формирователь 1 импульсов, генератора 2 опорной частоты, одновибратор 3 управления,, одновибратор 4 импульсов сброса, узел 5 индикации, триггер 6, два трехвходовых логических элементов И 7 и 8, два одновибратора 9 и 10. переписи кода, два одновибратора 11, 12 сброса реверсивных счетчиков, реверсивные счетчики 13, 14, два узла 15, 16 выделения знака, два двухвходовых логических элемента И 17, 18, логический элемент ИЛИ 19 и коммутатор 20, Выход формирователя импульсов через одновибратор 4 соединен с шиной сброса узла 5, входы которого соединены с выходами коммутатора 2О и выходом элемента ИЛИ 19, Один из входов каждого из двух элементов И 7 и 8 соединен с выходом генераторй 2, вторые входы элементов И 7, 8 соединены с выходом формирователя 1, а третьи - с входами одновибратора 9, одновибратора 10 и с прямым и инверсным выходами триггера 6, счетчный вход которого через одновибратор 3 соединен с выходом формирователя 1, Выход элементов И 7 и 8 соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивных счетчиков 13 и 14, выходы последних соединёйы с входами узлов 15 и 16 выделения знака и коммутатора 20, Выходы узлов 15 и 16 соединены соответственно с одним из входов каждого из двух элементов И 17 и 18, вторые входы которых соединены с выходами формирователя 1, вь1ходы одновибраторов 9, 10 соединены с управляющими входами коммутатора 20, а также с шинами Сброс реверсивных счетчиков 13 и 14 через одновйбраторы 11 и 12 соответственно. Принцип работы устройства состоит в параллельной оценке длихельности двух интервалов времени, соответствующих разности двух соседних под улериодов положительного напряжения на выходе формирователя 1, двумя каналами оценки выделяемых интервалов времени. На фиг, 2 исходным представлен момент времени, когда положительным импульсом с выхода формирователя 1 открыт элемент И 7. При этом импульсы с выхода генератора опорной частоты поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14 и на вычитающий Hsofl реверсивного счетчика 13. По окончании положительного импульса напряжения на выходе формирователя 1 отрицательным перепадом напряжения запустится одновибратор 3, положительным перепадом напряжения на выходе которого перебросится триггер 6, запускающий одновибратор переписи кода. Код, зафиксированный в реверсивном счетчике 13 в течение действия импульса на выходе одновибратора 9, параллельно переносится в узел 5 индикации, поскольку выходы реверсивного счетчика 13 ччереэ коммутатор 20 подключены к входам узла 5. Если в процессе вычитания ; импульсов из счетчика 1з произошло его /обнуление, появляется сигнал на выходе узла 1Й выделения знака. Появится соответственно сигнал на выходах элементов И 17 и ИЛИ 19, в узле 5 при этом высветится знак -, что свидетельствует об уменьшении значения частоты исследуемых колебаний. По окончании действия импульса на выходе одновибратора 9 запустится одаовибратор 11, производящий установку начальных условий в реверсивном счётчике 13. Положительный перепад напряжения на выходе формирователя запустит одновибратор 4. В результате-в реверсивном счетчике 13 и узле 5 индикации восстанавливаются начальные условия, а в реверсивный счетчик 14 запи- сывается информация о значении полупериода исследуемой частоты. Следующий импульс положительной полярности с выхода формирователя открывает элемент И 8. При этом импульсы с генератора 2 поступают на суммирующи вход счетчика 13 и на вычитающий вход счетчика 14. По окончании положительного импульса на выходе формирователя сра батывает одновибратор 3, который вернет триггер 6 в исходное состояние. Положительным перепадом напряжений на инверсном выходе триггера запускается одновибратор 1О. Код, зафиксированный в реверсивном счетчике 14 в течение действия импульса на выходе одновибратора 10, па раллельно переносится в узел 5 индикации псэскольку выходы счетчика 14 через коммутатор 20 подключены к входу узла индикации. . Если в процессе вычитания импульсов счетчика 14 происходило его обнуление, юявится сигнал на выходах узла 16-, элемента И 18 и элемента ИЛИ 19, и в уэле 5 вьтсветится знак , свидетельствуюший об уменьшении частоты исслеруемого Сигнала. По окончании действия импульса на выходе одновибратора 10 запускается одновибратор 12, производящий устанЪвку начальны уЬШвий в реверсивном счетчике 14. Положительный перепад напряжения на выходе формирователя 1 эа пустит одновибратор 4 импульсов сброса. В результате в счетчике 14 и узле 5 индикации восстанавливаются начальные условия, а в счетчике 13 записывается информация о значении истекшего полупериода исследуемой частоты. Следующий импульс положительной полярностя с выхода формирователя открывает элемент И 7, При этом импульсы с выхода генератора 2 опорной частоты йоступают на суммируюший вход реверсивного счетчика 14 и вычитающий вход реверсивного счетчика 13, и описанный выше продесс повторяется. Разность длительности двух следующих друг за другом импульсов положительной полярности на выходе формирователя 1, длительность каждого из которых соответствует полупериоду входного напряжения, можно записать в следующем виде: .., 1- 2 штервал времени, соответствующей половине периода начальной частоты; интервал времени, соответствующей половине периода изме- Швшёйся частоты на входе устройства. Из выражения (1) можно получить Из выражения (4) видно, что изменение частоты входного сигнала составит ..(5) Скорость изменения частот1ы входного сигнала за время измерения определ51ется как абсолютное изменение частоты по от| аЬшвни6 If врёКгёййГ аи которое это изменёшё йройзошпо, и Составит 2 v$aA-fc (6) Код, зафиксированный в счетчиках 13 в 14, пряМо пршорционапен разности Йпй ёЙШйрСтй двух соседних прямоугбйьных импульсов положительной полярности .Н.Д -8„/ j где Q - i CToTia следов1ания импульсов с генератора опорной частоты. Анализируй выражения (6) и (7), мож но записать . M.9hlii. TM Vv,-5o(8) Из выражения (8) следует, что код , фиксируемый поочередно в реверсив ньрс счетчиках 13 и 14, и число, индицируемо в узле 5 индикации, сяпределяет значение скорости изменения частоты входного сиг нала$ Т„ / м ллГг:(9) Изобретение может быть использовано в устройствах контроля наличия межви кЬвых замыканий Б процессу намотки кагтек трансформаторов и бумажньк конде«саторов, а также в устройствах для снятия пусковых характеристик электри ческих двигателей, где фактор быстродей стйий является определяющим. Ф иг р м У л а изобретения 1. Устройство для Измерения скорости изйёйёния частоты, содержащее генерато опорной частоты, формирователь импульсов, выход которого через )аторимпульсов сброса соединен с щиной сброса узпа индикации, вхойы которого соединены Ьбьвсодами коммутатора, отличаюЩШ б Сй тем,чТо,сКёЖ:ю быстродействия, в него введены одновибpiitbp управлений, триггер, элемент ИЛИ в ива па1раллельных канала оценки инте{ Вала времени, причем выход ({юрмировате- ШТйийпульсоВ подключен непосредственно к пёр1вдМу и второму входам каналов оценкн интервала времени и через одновибратор управления к входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с третьими входами соответственно перво го и второго каналов оценки интервала времени, четвертые входы которых подключены к выходу генератора опорной частоты, первые выходы каналов сиенки интервала времени через элемент ИЛИ подключены к знаковому шсоду узла индикации, установочные входы коммутатора соединены . с вторыми выходами каналов оценки интервала времени кодовые выходы которых подключены к информационным входам коммутатора. 2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что каждый из каналов оценки интервала вре1мени содержит последовательно соединенные одновибраторь1 переписи кода и сброса реверсивного счетчика, два элемента И, реверсивный счётчик и узел выделения знака, причем первый вход первого элемента И соединен с входом одновибратора переписи кода и третьим входом кайала, первым, четвертьгм 1 вторым входами которого являются второй и третий входы первого элемента И и первый вход второго элемента И, выход которого ябляется первым вьосодом канала, выход первого элемента И каждого канала оценки интервала времени соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика своего и вычитающим входом ревер с явного счетчика сосёднегЬ канала оценки интервала времени, выход одновибратора . сброса соединен с входом установки нуля ре&ерсивного счетчика, кодовые выходы которого являются Кодовыми выходами канала и через узел выделения знака подклоочены к второму входу второго элемента И, вторым выходом канала оценки ин тервала времени является выход одновибратбра ШрёЙйЙй Й;бд19, Источники информации, принятыев6 внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 471549, кл. G 01 R 23/10, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 449311, кл. G 01 R 23/02, .1971.

.rLTLJ-l

i,

1

1

О

r.

J IT

M,

Составитель A, Плетнева

Редактор Т. Рыбалова Техред М. Петко Корректор Ю. Макаренко Заказ 2655/26Тираж 1019.j...-.-... .,-

ЦНЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб.-, Д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

п

-

1