Умножитель частоты Советский патент 1981 года по МПК G06G7/16 G06F7/52 

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в качестве нормирующего преобразователя сигналов частотных датчиков. Известен умножитель частоты, содержащий суммирующий и вычитающий счетчики, блок фиксации нуля, элемен ты И, регистр,первый и второй генера торы импульсов и блок дифференцирова ния 1J.. Основной недостаток этого устрсЛства - малое быстродействие. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству яв ляется умножитель частоты, содержащий управляелелй делитель частоты, выполненный в виде последовательного соединения первой группы элементов И, вычитакицего счетчика и блока фиксации нуля, выход которого соединен с управлякадим входом первой группы элементов И и выходной шиной устройства, суммирующий счетчик, вторую группу элементов И, регистр, генератор импульсов, блок дифференцирования и элемент И, первый вход которого соединен со входом блока дифферен цирования и входной шиной устройства, а выход подключен к счетнс «у вхо ду суммирующего счетчика, вход сброса которого соединен с первьил выходом блока дифференцирования г выходы суммирующего счетчика через вторую группу элементов И, управляищий вход которой подключен к второму выходу блока диффереицирования, соединены с соответствующими входами регистра, выходы которого соединены с потенциальныю входами первой группы элементов И управляемого делите-, ля частоты, а счетный вход вычитающего счетчика управляемого делителя частоты соединен с выходом генератора И1 УЛЬСОВ. Этот умножитель содержит также второй генератор импульсов, выход которого соединен со вторым входом элемента И 2. Недостатком этого устройства является ограниченная область применения, обусловленная необходимостью перестройки частоты одного из генераторов импульсов для сохранения заданного коэффициента умножения при изменении скважности входных импульсов. Цель изобретения - расширение Области применения умножителя за счет jaaJ aтизaции перестройки его при

изменении скважности входных импульсов.

Для достижения этой цели в известный умножитель частоты введен блок . преобразования частоты,. первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход - с входной шиной устройства, а выход - со вторым входом элемента И. .

Влок преобразования частоты выполнен в Виде последовательно соединенных узла усреднения и преобразователя напряжение-код и второго управляемого делителя частоты.

На фиг. 1 представлен умножитель частоты.блок-схема, на фиг. 2 - схема поясняющая природу, источник и характеристики импульсов с постоянной скважностью; на фиг. 3 - блок преобразования частоты, структурная схема.

Устройство содержит элемент И 1, первый вход которого соединен со входом блока 2 дифференцирования и входной шиной устройства, а выход подключен к счетному входу суммирующего счетчика 3, вход сброса которого соединен с первым выходом блока 2 дифференцированияi выходы суммирующего счетчика 3 через группу элементов И 4, управляющий вход которой подключен к второму выходу блока дифференцирования, соединены с соответствующими входами регистра 5, выходы которого подключены к соответствующим потенциальным входам управляемого делителя 6 частоты, счетный вход которого подключен к выходу генератора 7 импульсов и первому входу блока 8 преобразования- частоты, второй вход которого соединен с входной шиной устройства/ а выход - со вторым .входом элемента И 1.

Блок 8 преобразования частоты содержит последовательно соединенные узел 9 усреднения, преобразователь 10 напряжение-код и управляющий делитель 11 частоты, причем вход узла 9 усреднения подключен к входной шине устройства, счетный вход управляемого делителя 11 частоты соединен с вых.одом генератора импульсов 7, а выход управляемого делителя 11 подключен к второт входу элемента И 1 устройства.

Устройство работает следукяаим об.разом.

Прямоугольные импульсы входной частоты длительности f с периодом повторения

Tb-f«- Q (1) где (4 - скважность, поступают на первый вход элемента И 1, на .второй вход которого с выхода блока 8 преобразования поступают импульсы с частоТОЙ (2)

где к - коэффициент преобразования

частоты;

F(j - частота импульсов генератора 7, причем F . С выхода элемента И 1 на вход , суммирующего счетчика 3 за время, соответствующее длительности импульса входного сигнала, проходит число импульсов Ni, равное

NK ТГ, . F (J)

Q В блоке 2 дифференцирования прямоугольный импульс входного сигнала преобразуется в два импульса, по времени соответствугацие его переднему и заднему фронтам.

Первый из этих импульсов поступает на шину сброса суммирующего счетчика 3 для обнуления предыдущего числа, а второй, после окончания счета на управляющий вход группы элементов И 4 для записи накопленного за время, соЬтветствующее длительности входного импульса, числа М-| из cy и« иpyющeгo счетчика 3 в регистр 5,

Импульсы с выхода генератора 7 с 5 частотой Fg непрерывно поступают на счетный вход управляемого делителя б частоты. В управляемом делителе 6 частоты в момент обнуления входящего счетчика формируются выходные импульсы умножителя, используемые также

для управления перезаписью нового числа из регистра 5 в вычитающий счетчик. Частота следования импульсов с выхода управляемого делителя б 5 F.bbix Ж ИЛИ принимая во внимание (1), (2), (3),

РЪЫЛ К ft Fb,

где А К-Q - коэффициент умножения устройства для сигналов с постоянной скважностью.

Сигналы с постоянной скважностью можно наблюдать при исследовании динамических характеристик вращакяцихся частей машин и механизмов с помощью дастотных (фотоэлектрических и др.) датчиков (фиг. 2). При этом длительность импульсов ц и период их следования т на выходе фотопреобраэователя зависят от частоты вращения кодового диска и геометрических размеров d и , а скважность импульсов, определяемая отношением Q g : для данного типа датчиков постоянна при любой частоте вращения и) .

При смене датчика скважность входных импульсов изменяется и для того, чтобы коэффициент умножения устройства А остался неизменным, необходимо выполнить условие д

К -я () при А const Эту задачу в данном умножителе частоты решает блок 8 преобразования частоты (см. фиг. 1 и 3), который работает следующим образом. Напряжение на выходе узла усредне ния 9 будет равно p n-h.где и j - амплитуда импульсов входной частоты. С помощью преобразователя напряже ние - код 10 напряжение преобразуется в число NJ, записываемое в уп равляелий делитель частоты 11 в виде параллельного кода где в - коэффициент пропорциональнос ти. .. Частота импульсов с выхода управ ляемого делителя частоты 11 F (2) в этом случае будет равна: Р «lo. o-Q г В и,, сравним (2) и (5) Приняв А Условие (4) выполняется, т.е. при смене датчика коэффициент умножения А данного умножителя будет оставаться неизменным независимо от изменения скважности входных импульсов. Таким образом, включение в устрой ство блока преобразования частоты позволили исключить второй генератор импульсов и автоматизировать про цесс перестройки умножителя при изменении скважности входных импульсов Такое построение умножителя дает возможность использовать его в каче стве нормирующего преобразователя дл большого .числа частотных датчиков бе дополнительных регулировок и настроек. Формула изобретения 1. Умножитель частоты, содержащий первый упргГвляемый делитель частоты, суммирующий счетчик, группу элементов И, регистр, генератор импульсов, блок дифференцирования и элемент И, первый вход которого соединен со вхо дом блока дифференцирования и входной шиной устройства, а выход - со счетным входом суммирукнцего счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока дифференцирования{ выходы суммирунадего счетчика подключены к информационным входам группы элементов И, управляющие входы которых подключены к выходу блока дифференцирования, а выходы соединены с соответствукнцими входами регистра, выходы которого соединены с управляющими входами первого управляемого делителя частоты, вход которого соединен с выходной шиной устройства, а счетный вход - с выходом генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения умножителя за счет автоматизации перестройки его при изменении скважности входных импульсов, в него введен блок преобразования частоты информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, управляющий вход - с входной шиной устройства, а выход - со вторым входом элемента И. 2. Умножитель частоты по п. 1, отличающийся тем, что блок преобразования частоты содержит последовательно соединенные узел усреднения и преобразователь напряжение-код, а также второй управляемый делитель частоты, счетный вход которого соединен с информационным входом блока, управляющий вход - с выходом, преобразователя напряжение-код, а выход - с выходом блока, вход узла усреднения подключен к управляющему входу блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 503238, G 06 F 7/52, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 599266, кл. G 06 F 7/52, 1976 (прототип).i..

4 enMiumftt4tefiti Лмшч

JtcmevftuH cffnta

Л/ГЛ 0uf.l

It