Цифровой следящий частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

(54) ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для цифрового измерени частот. Известен цифровой следящий час тотомер, состоящий из реверсивного счетчика, делителя частоты, импульсно-потенциальных вентилей, схемы сборки и генератора опорной частоты 1 . . . Недостатком известного частотоме ра является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является цифровой следящий частотомер, состоящий из генератора опорной частоты, формирователя,хронизатора, реверсивного счетчика, двух двоичных умножителей, образованных счетчиками импульсов в соче тании с.,импульсно-потенциальными вентилями, а также импульсными.схемами.сборки, формирователя интервалов коррекции и схемы совпадения 2 Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Поставленная цель достигается те что в цифровой следящий частотомер, содержащий генератор опорной частоты, формирователь, хронизатор, реве сивный счетчик, первый счетчик импульсов, первую группу импульснопотенциальных вентилей и схему сборки, фop :иpoвaтeль интервалов коррекции, элемент совпадения и второй счетчик импульсов, шина входной частоты через формирователь подключена к первому входу хронизатора, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты и входом первого счетчика импульсов, вход сброса которого соединен со входом сброса второго счетчика импульсов, а выходы через первую группу импульсно-потенциальных вентилей соединены со входами схемы сборки, выход которой соединен со входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом формирователя интервалов коррекции, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому входу элемента совпадения, к первому и второму управляющ.им входам реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента совпадения, введены регистр, третий счетчик импульсов, вторая группа импульсно-потенциальных вентилей, и триггер, причем вход записи регистра

со.единен с выходом хронизатора, входами сброса первого и второго счетчика импульсов, первыми входами второй группы импульсно-потенциальных вентилей и первым входом триггера,,: второй вход которого соединен с первым выходом формирователя интервалов коррекции, а выход - со вторым входом элемента совпадения, установочные входы регистра соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выходы - со вторыми входами первой- группы импульсно-потенциальных вентилей, выходы реверсивного счетчика через вторую группу импульсно-потенциальных вентилей соединены с установочными входами третьего счетчика импульсов, вход которого подключен к третьему входу элемэнта совпадения и выходу генератора-опорной частоты, а выход - ко второму входу формирователя интервалов коррекции.

На чертеже представлена блок-схема цифрового следящего частотомера,

Устройство состоит из генератора 1 опорной частоты, формирователя 2, хрониэатора 3, реверсивного счетчика 4, двоичного умножителя 5, содержащего счетчик б импульсов, группу 7 импульсно-потенциальных вентилей и схему 8 сборки счетчика 9 импульсов, регистра 10, управляемого делителя 11 частоты, содержащего счетчик 12 импульсов и группу 13 импульсно-потенциапьных вентилей, формирователя 14 интервалов коррекции, элемента 15 совпадения и триггера 16.

Шина входной частоты соединена со входом фop в paвaтeля 2, выход которого подключен ко входу хронизатора 3, Выход генератора 1 опорной частоты соединен со входом счетчиков 6 и 12, третьим входом элемента 15 совпадения и вторым входом хронизатора 3, выход которого подключен ко входам сброса счетчиков 6 и 9, входу записи регистра 10, входэ м группы 13 импульсно-потенциальных вентилей и первому входу триггера 16. Выходы счетчика б импульсов соединены со входами установки регистра 10 и через группу 7 импульсно-потенциальных вентилей, вторые входы которых подключены к выходам регистра 10 со входом схемы 8 сборки.Выход последней соединен со входом счетчика 9 ,импульсов,выход которого подключен ко входу формирователя 14 интервалов коррекции. Выходы реверсивного счетчика 4 через группу 13 импульснопотенциальных вентилей соединены со входами установки счетчика 12, выход которого соединен со вторым вхЪдом формирователя 14 интервалов коррекции. Выходы последнего соединены соответственно со вторым входом триггера 16 и о первым входом элемента 15 совпадения, выход которого подключен ко входу реверсивного счетчика 4, к первому и второму управляющим входам реверсивного счетчика 4. Выход триггера 16 подключен ко второму входу элемента 15 совпадения.

Устройство работает следующим образом.

Измepяe Iй частотный сигнал fx поступает на формирователь 2, кото-, рый совместно с хронизатором 3 преобразует его в последовательность коротких импульсов с длительностью, равной длительности импульса с выхода генератора 1-й частотой следования, равной измеряемой частоте f

Между каждыми двумя импульсами этой последовательности, т.е. в течение каждого периода TX частоты fx в счетчике б подсчитывается число импульсов NTX опорной частоты следования f(, с выхода генератора 1

(1)

NT, foкоторое передним фронтом очередного импульса с выхода хронизатора 3 переносится в регистр 10.При РТОМ задним фронтом этого же импульса производится сброс в ноль счетчиков 6 и 9 установление в единичное состояние триггера 16 и перенос инверсного кода предыдущего результата измерения N из реверсивного счетчика 4 в счетчик 12 Импульсов.

На выходе двоичного умножителя 5, управляющим кодом которого является код NTX , хранящийся в регистре 10, формируется частотно импульсная последовательность с частотой следования импульсов fjx

(2)

-тх 2

fn де 1-0

опорная частота; число двоичных разрядов п счетчика б и регистра 10; разрядный двоичный счетчик

m 9 производит деление частоты следования импуЛьсов с выхода двоичного умножителя 5 на коэффициент 2

f - ,

TX - 2.2

т.е. имиуяьс на, его выходе появляется через эрамя

т i(4)

f;.

с момента начала очередного периода TX ..

На выходе же счетчика 12 при поступлении на его вход импульсов опорной частоты следования импульс появится через время

( )

N

ii.

(5) с момента начала текущего периода Т При равенстве Т т на первом выходе формирователя 14 интервала коррекции все время находится нулевой потенциал, запрещающи коррекцию предыдущего результата Nf измерения f , хранящегося в реверсивном счетчике 4.При этом с учетом выражений (1-6) ,П4П1 Nfx %,, При невыполнении равенства 6 формир ватель 14 интервалов коррекции производит выделение временного интервала дТ - , в течение которого на его выходе ус танавливается потенциал, разраиающий прохождение импульсов частотой следования fo на вход реверсивного счетчика 4, где они .в зависимости о знака :дТ складываются или вычитают ся из результата предыдущего измере ния N| . То есть к концу интервала коррекции лТ вреверсивном.счетчике 4 устанавливается число Nr l %, ± ДТ-fo. В конце интервала коррекции триг гер 16 сбрасывается в ноль и запрещает коррекцию числа в счетчике .4 до следующего очередного периода Т, Справедливость того, что коррекция Nf JJ производится именно на величину UT-fg, видна из следующих соображений с учетом выражений {1-5, 7, 8) Гдт |т -UN| , .где AN - число импульсов, на которо надо скорректировать t до достижения величины N откуда дм дт- f . Предлагаемый частотомер отличает ся от известного, так как увеличени измеряемой час.тоты fx не вызывает в нем дополнительной погрешности сА , возникающей в этом случае в известном частотомере. Это достигается за счет того, чт код предыдущего показания переносит ся в настоящем устройстве из реверсивного счетчика 4 в счетчик 12 делителя 11 частоты в начале каждого очередного периода Т;, т.е. перед оЧердной коррекцией N и, следовательно, изменение N в процессе коррекции не влияет на формирование интервала времени т , а следовательно и времени коррекциид Т. Формула изобретения Цифровой следящий частотомер, содержащий генератор опорной частоты, формирователь, хронизатор, реверс.;вный счетчик, первый счетчик импульсов, первую группу импульсно-потенциальных вентилей, схему сборки, формирователь интервалов, элемент совпадения и второй счетчик импульсов, шина, входной частоты через формирователь подключена к первому входу хронизатора, второй вход которого соединен с выходом генератора .опорной частоты и входом первого счетчика импульсов, вход сброса которого соединен со входом сброса второго счетчика импульсов, а выходы через первую группу импульсно-потенциальных вентилей соединены со входами схемы сборки, выход которой соединен со входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом формирователя интервалов коррекции, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому входу элемен- та совпадения, к первому и второму управляющим входам реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента совпадения, отличающийсятем, что,- с целью повышения точности измерений, в него введены регистр, третий счетчик импульсов, вторая группа импульсно-потенциальных вентилей, и триггер, причем вход записи регистра соединен с выходом хрокизатора, входами сброса первого и второго счетчиков импульсов, первыми входами второй группы импульсно-потенциальных вентилей и первым входом триггера, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя интервалов коррекции, а выход - со вторым входом элемента совпадения, установочные входы регистра соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выходы - со. вторыми входами первой группы импульснопотенциальных вентилей, выходы реверсивного счетчика через вторую группу импульсно-потенциальных вентилей соединены с установочными входами третьего счетчика импульсов, вход которого подключен к третьему входу элемента совпадения и выходу генератора опорной частоты, а выход - ко второму входу формирователя интервалов коррекции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., Энергия, 1970, с. 231. 2.Петух A.M., - Швецкий Б.И. Метод цифрового измерения низкой частоты в следящем режиме. - Автометрия , 1971, Г 4 ,с . 80-85 (прототип) .