Частотомер-периодомер Советский патент 1980 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к области измерительной техники. Известны частотометры-периодомеры, работающие в информационно-изме рительных системах с датчиками, час тота выходных сигналов которых нахо дится как в низкочастотной, так и в среднечастотной области, и позволяю щие автоматически переходить из режима измерения частота (область средних и высоких частот) в режим период (область низких и инфранизких частот) и наоборот 1. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является частотомер-периодомер, содержащий генератор зталонной частоты, выход которого соединен со входом делителя эталонной частоты и с первым входом блока коммутации, вто рой дход которого подключен к первому выходу делителя эталонной частоты, первый выход блока коммутации соединен с первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к первому входу счетчика импульсов, второй вход счетчика импул сов соединен с выходом элемента зап рета, а третий вход блока коммутации подключен к первому выходу триг гера управления причем первые входы дополнительных элементов совпадения объединены и подключены к четвертому входу блока коммутации, а вторые входы дополнительных элементов совпадения соединены с выходами триггера управления, при этом выходы дополнительных элементов совпадения подключены соответственно ко входам дополнительного элемента сборки и первому и второму входам дополнительного счетчика импульсов, третий вход которого соединен to вторым выходом делителя эталонной частоты, а выход дополнительного счетчика импульсов подключен к первому входу триггера управления, второй вход которого соединен с выходом дополнительного элемента сборки 2. В таком устройстве схема автоматического переключения пределов работает устойчиво, однако происходит потеря быстродействия величиной в один период измеряемого сигнала для ос тцествления первого пробного шага. Дополнительный счетчик выполняет роль индикатора режима работы, и только после его переполнения (теря ется один период) осуществляется переход устройства Б режим измерени т,а, для определения режима работы устройства фактически отведено время, величиной в один период измеряемого сигнала. Цель изобретения - повысить быстродействие устройства. . Это достигается тем, что в устройство, содержащее генератор эталфиной частоты, выход которого соединен непосредственно с первым и че рфз делитель эталонной частоты со вфорым входаМ1 блока соммутации, тр тий вход которого соединен со входфм устройства и первы(-ли входами дЭУх элементов совпадения, выходы к соединены с первым и вторым вводами счетчика импульсов и через эф емент ИЛИ подключены к (Первому вЦоду управляющего триггера, прямой и| инверсный выходы которого соедине со вторыми входами элементов сов п адения, второй выход делителя эталЬнной частоты соединен с третьим в;ходом счетчика, импульсов, выход ко TjOporo подключен ко второму входу Управляющего триггера, один из .соторого соединен с четвертым исходом блока коммутации, выход кото рого подключен к счетчику результата измерения, дополнительно введены триггер и два элемента И, причем первый вход счетчика импульсов соеданек с первым входом, а выход, перэо:го элемента И - со вторым входом дополнительного триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым вхохтам элементов И, вторые входзы которых соединены с вы ходом счетчика импульсов ВЫХОДЕ: элементов И, подключены соответствен но ко второму и третьему входам счетчика результата иэг ерения. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Час,тотомер-периодомер содержит . генератор 1 эталонной частоты, дели тель 2 эталонной частоты, блок 3 ко 1 утации, счетчик 4 результата измерения, два элемента 5 и 6 совпадения, элемент ИЛИ 7, управляющий три гер 8, счетчик 9 импульсов, дополнительный триггер 10, два элемента И 11 и 12р Выход генератора 1 соединен со входом делителя эталонной частоты 2 и с первым входом ком -мутатора 3, второй вход которого подключен к nepBOfvii- выходу делителя 2, третий вход коммутатора 3 соединен со входом устройства и пepEы ти входa И элементов 5 и 6, выходы которы соеликены с первым и вторым входами счетчика 9 и через элемент ИЛИ 7 подключены к первому входу триггера б, прямой и инверсный выходы которо го соединены со втopы ли входами эле ментов 5 и б, при этом второй выход делителя 2 соединены с третьим входом счетчика 9, выход которого подключен ко второму входу триггера 8, выход последнего соединен с четвер тым входом коммутатора 3, выход которого подключен к Счетчику 4, причем выход элемента 5 подключен к первому входу, а выход элемента 12ко второму входу триггера 10, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам элементов 11 и 12, вторые входы которых соедиЕ-1ены с выходом счетчика 9, при этом выходы элементов И подключены ко BTopotviy и третьему входам счетчика 4. Устройство работает следующим образом. Пусть триггеры 8 и 10 находятся Б состоянии, при котором устройсгво работает в реж-име частота . При этом коммутатор 3 комментирует импульсы измеряемой частоты в течение образцового интервала времени Т, задаваемого делителем 2 на вход счетчика 4. Счетчик 4 производит подсчет импульсов измеряемой частоты за вермя Тр. Одновременно импульсы иэмepяervюй частоты, подступающие через открытый триггером 8 элемент 5, устанавли заюТ| каждый раз в состояние О счетчик 9, в состояние частота .триггер 10, а также через элемент ИЛИ 7 проходят на вход триггера 8, подтверждая его состояние. Так как емкость счетчика 9 кратна длительности периода измеряемой частоты, при котором происходит переключение режимов, а длительность измеряемого периода в данный момент меньше (измерения ведутся в облас1;и высоких и средних частот), то сброс счетчика 9 в состояние О наступает раньше, чем он заполняется импульсами образцовой частоты с промежуточного выхода делителя 2. Поэтому ja выходе счетчика 9 импульс не появляется, а триггеры S и 10 не перебрасываются и устройство остается в режиме частота . KciK только частота измеряемого сигнала уменьшится (увеличится период) , заполнение счетчика 9 произойдяет теперь раньше, чем его сбро-о в состояние О. В результате появившийся на вы)соде счетчика 9 импульс перебрасывает триггер 8 в состояние, при котором происходит переход устройства в режим период. . Одновременно с этим импульс переполнения проходит через открытый триггером 10 элемент И 12, переключает триггер 8 в режим период и устанавливает счетчик 4 в состояние N : Н - Т -г- , , ID Т- г- оЧ где , fo - частота генератора 1; Т - время заполнения счетчика; N - максимальная емкость счет чика 9; f - частота с проме;|(уточного выхода делителя 2. Коммутатор 3 коммутирует импульсы генератора 1 в течение остатка измеряемого периода Т, равного Т„-Т, на вход счетчика 4. Счетчик 4производит пэдсчет импульсов и определяет величину периода, равно ° (,. Так как триггеры 8 и 10 перешли уже в другое состояние, то элементы 5и 12 оказываются saKpbjT-jNm, а-эле менты 6 и 11 открытыми. Следующий импульс входного измеряемого сигнала проходит через элемент 6, сбрасывает в состояние N счетчик 9, а также через элемент ИЛ 7 возвращает триггер 8 в исходное состояние, и устройство начинает ра ботать в режиме частота период входного сигнала такой, что снова происходит переполнение счетчика 9, то его импульс переполнения через открытую триггером 10 логичес кую схему 11 устанавливает счетчик 4 в состояние Nn: - -iгде Т, - время заполнения счетчика 9 емкостью N. Через коммутатор 3 импульсы гене ратора образцовой частоты в течение остатка измеряемого периода Т, рав ного Tx-T.f , поступает на вход счетчика 4. Счетчик 4 производит подсче импульсов и определяет величину периода, равного T.(W N Таким образом, в предлагаемом устройстве, как и в прототипе, отсут -ствует явление дребезжания при пер еходе из одного режима в другой так как счетчик 9 при работе в режи ме частота. имеет объем N его объ переходе в режим период уменьшается до значения N, и разниц определяет зону гистерезиса. О/дяако в предлагаемом устройстве отсутствует потеря BpeMeHrf на осуществление пробного шага,- потому чт счетчик 9 благодаря введенным триггеру 10 и двум 11 и 12 логическим элементом И, кроме роли индикаторарежима работы, выполняет еще и функ цию вспомогательного измерителя величины периода; результат переполнения счетчика 9 заносится в основной измерительный счетчик 4 в йиде состояния N и N , Начало каждого цикла измерения в отличие от прйтотипа происходит в режиме частота и. если он подтверждается счетчиком , а пр 9, то апедует продолжение этого режима, а если отрицается, то происходит переключение устройства в режим период, при этом в счетчик 4 заносится на первом цикле измерения состояние N.(, а на последующих с дальнейшим досчетом величины периода счетчиком 4, Дг1я достижения поставленной цели устранения потерь времени на определение режима работы с помощью известных устройств необходимо применить два частотомера, измеряющих частоту одного и того же датчика. . При этом один работает в режиме педругой - в режиме частоКроме того оба частотомера должны быть подключены выходами на специально разработанное устройство выбора результата измерения с одного или другого частотомера. Поскольку предлагаемый частотомер-периодомер один выполняет указанную цель и цена его не больше цены известных частотомеров, то в результате получают экономию, равную стоимости одного из серийно выпускаемых частотомероЬ. изобретения Частотомер-периодомер, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соединен непосредственно с первым i через делитель эталонной частоты со вторым входами блока коммутации, третий вход которого соединен со входом устройства и первыми входами двух элементов совпадения, выходы которых соединены с первым и вторым входами счетчика импульсов и через элемент ИЛИ подключены к первому входу управляющего триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены со вторыми входами элементов совпадения, второй выход делителя эталонной частоты соединен с третьим входом счетчика импульсов, выход которого подключен ко втopo Iy входу управляющего триггера, один из выходов которого соединен с четвертым входом блока коммутации, выход которого подключен к счетчику результата измерения, о тличающийся тем, что с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены триггер и два элемента И, причем первый вход счетчика импульсов соединен с первым входом, а выход первого элемента И со вторым входом дополнительного триггера, прямой и икверсной выходы которого подключены к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов, выходы элементов И подключены соответственно ко второму и третье1иу входам счетчика результата измерения. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 7428 08 1. Авторское свидетельство СССР № 286069, кл. Q01 Т 23/10, 08.12.68, i. Авторское свидетельство по заявке ( 2335805/18-21, 22.03.76.