Цифровой измеритель низких частот Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

(5) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НИЗКИХ ЧАСТОТ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для наладки частотнорегулируемого электропривода, систем электроснабжения, а также для измерения и контроля частоты в энергосистемах.

Известен частотомер мгновенных значений, содержащий генератор опорной частоты,три сметчика импульсЪв, измеритель периода, схемы И, схему ИЛИ и элемент задержки Cl3.

Недостаток этого частотомера заключается в том, что он не обеспечивает требуемого быстродействия.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее два счетчика импульсов, ге- нератор импульсов эталонной частоты, выходом соединенный с входом делителя частоты, два выхода которого подключены соответственно к первым входам ключей, второй вход первого из

которых подключен к первому выходу формирователя импульсов, а выход первого ключа соединен со входом первого счетчика импульсов, к выходам которого подключены управляющие входы делителя частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход последнего соединен с выходом второго ключа, а выход соединен со входом второго счетчика импульсов, входы

10 формирователя образцовых интервалов времени подключены соответственно ко второму выходу формирователя импульсов и третьему выходу делителя частоты, а выход формирователя ббразцо15вых интервалов времени соединен со вторым входом второго ключа 12.

Недостаток известного устройства низкое быстродействие.

20

Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя низких частот при сохранении высокой точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель низких час тот, содержащий последовательно соед ненные формирователь импульсов, первый ключ, первый основной счетчик им пульсов, делитель частоты, а также генератор импульсов эталонной частоты, выход которого подключен к второ му входу первого ключа и к первому входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом делителя частоты, введены триггер и дополнительный счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом делителя частоты, при этом первый вход триггера подключен к второму выходу формирователя импульсов, второй вход триггера соединен с выходом дополнительного счетчика импульсов, а выход триггера подключен к второму входу второго ключа. На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя низких частот. Цифровой измеритель низких частот содержит.формирователь 1 импульсов, генератор 2 импульсов эталонной часто ты, ключи 3 и , счетчик 5 импульсов триггер 6, делитель 7 частоты, счетчики 8 и 9 импульсов. Измеритель низких частот работает следующим образом. Измеряемый сигнал с частотой следо вания импульсов поступает на вход формирователя 1.импульсов, в котором фсцэмируетсй прямоугольный импульс с длительностью, равной периоду следования измеряемой частоты. Ту. Этот импульс поступает на первый вход ключа 3, на второй вход которого поступает последовательность импульсов с выхода генератора 2 импульсов эталонной частоты fjj. Появляющиеся на выходе ключа 3 импульсы поступают на вход счетчика 5. По окончании импульса Т в счетчике 5 зафиксировано Задним фронтом импульса Ту триггер 6 ставится в такое положение, при котором разрешается прохождение импульсов эталонной частоты Q через кт)ч k на входы делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления и счетчика 9При этом коэффициент деления дели теля 7 частоты определяется числом N записанным в счетчике 5- Импульсы с выхода делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления поступают на вход двоичного счетчика 8 с коэффициентом пересчета равным К. При этом средняя частота импульсов на входе счетчика 8 оказывается пропорциональной числу, записанному в счетчике 5, а именно где п - число разрядов делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления. Время t, необходимое для заполнения счетчика 8, определяется так Импульсом переполнения с выхода счетчика 8 триггер 6 возвращается в исходное положение, запрещая тем самым прохождение импульсов эталонной частоты с выхода генератора 2 через ключ k на входы делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления счетчика 9« За время i счетчик 9 набирает число импульсов. N Q t или учитывая выражения (1) 2.K.fx л Таким образом, при соответствующем выборе числа разрядов п делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления коэффициента К пересчета счетчика 8 и частоты генератора 2,индукторы счетчика 9 отображают непосредственно измеряемую частоту у . Введение третьего счетчика импульсов и триггера вместо формирователя образцовых интервалов времени и делитепя частоты позволяет существенно повысить быстродействие измерителя при достаточно высокой точности и несложной схеме устройства. В данном измерителе частота генератора 2 5-10 ГЦ , число разрядов де-лителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления счетчика 5 равно 17 коэффициент К пересчета счетчика 8 - , число разрядов счетчика 9 равно пяти. При этом диапазон измеряемых частот составляет 38,2 ...76,2 Гц.;. Погрешность измерения частоты у, в данном измерителе образуется (без

5892 ЗЗ

учета погрешности генератора 2 импульсов эталонной частоты) из двух составляющих - погрешности измерения периода и погрешности преобразования . Максимальное значение отнр сительной погрешности преобразования составит гчсТх Общая погрешность частоты определится из выражения Для f 38,2 Гц погрешность измерения частоты ( 3,38ТО или 3,38-10 Для fn Гц погрешность измерения частоты уставит(У « 2, т или 2, преобразования определится из выражений (1) ...(3 и составит A fn 38,2 Гц; t 7,6 мс; « 76,2 Гц; t 15,2 мс. Таким образом,время измерения час тоты в указанном диапазоне частот не пре8ьшает 33 В мс. При этом погрешность измерения частоты в диапазоне температур 4-5... не превшгала Таким образом, предлагаемый цифровой измеритель низких частбт обеспечивает высокое быстродействие при малой погнешности и несложной схеме

При необходимости измерять более низкие частоты необходимо увеличивать число разрядов счетчика 5 и делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления.

Формула изобретения Цифровой измеритель низких частот, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, первый ключ, первый основной счетчик импульсов, делитель частоты, а также генератор импульсов эталонной частоты, выход которого подключен к второму входу первого ключа и к первому входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом делителя частоты и входом второго основного счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триггер и дополнительный счетчик импульсов, вход последнего соединен с выходом делителя частоты, при этом первый вход триггера подключен к второму выходу формирователя импульсов, второй вход триггера соединен с выходом дополнительного счетчика импульсов, а выхоМ триггера подключен к второму входу второго ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР « 537306, кл.С 01 R 23т, 1976; 2.Авторское свидетельство СССР № 573768, кл.С 01 R 23/10, 1976 (прототип).

I

/

/Г7

/ /

«0