Частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть исполь зовано в автоматизированных системах контроля и управления для измерения величин преобразованных в длительность или частоту следования электрических сигналов. Известны частотомеры, содержащие сдвиговый регистр на последовательно соединенных ячейках с двумя устойчивыми состояниями, индикатор, блок стабилизации масштаба преобразования частоты на базе конденсаторного преобразователя частоты, генератор тактовых импульсов, цн4ьроаналоговый преобразователь fl. Схема известных частотомеров достато но сложна. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является частотомер содержащий сдвиговый регистр совмещенный с индикатором отсчета, на последова тельнр соединенных оптрЬнных ячейках с двумй устойчивыми состояниями, одна из шин питания ячеек которого соединена с выходом электронного ключа, а выход с последней ячейки связан с управляющим входом блока выбора масштаба преобразо7 вания частоты измеряемого сигнала. Выход блока выбсфа масштаба преобразования частоты связан с управляющим входом указанного ключа 2. Недостатком известного частотомера является необходимость в обеспечении коммутации посредством электронного ключа мощных сигналов, что затрудняет реализацию ключа в микроэлементном исполнении и ограничивает его совместимость с остальными компонентами схемы по конструктивно-технологическим и элект рическим параметрам, а также ограничивает быстродействие ключа и диапазон измеряемых частиц. Цель изобретения - расширение диапазсиа измерения частотомера в сторону верхних частот, а также обеспечение условий для повьпиения степени интеграции при его изготовлении методами и средствами микроэлектроники. Поставленная цель достигается тем, что в частотомер, содержащий сдв11говый регистр с индикатором отсчета на оптрон ньк ячейках с двумя устойчивыми состояниями, одна из шин питания ячеек которого соединена с выходом электронного ключа, а выход с последней ячейки связан с управляющим входом бЛока выбора масштаба преобразования частоты измеряемого сигнала, выход которого свя зан с управляющим входом указанного ключа, введены первый и второй триггеры, управляемый генератор тактовых импульсов, при этом вход возбуждения генератора тактовых импульсов связан с выходом блока выбора масштаба преобразования частоты и с нулевыми входами первого и второго триггеров, выход первого триггера связан с нулевой ячейкой сдвигового регистра, а единичный вход первого триггера связан с выходом генератора тактовых импульсов и со счеП1ым входом второго триггера, к нулевому выг ходу которого подключены все четные ячей ки сдвигового регистра, а к единичному вы ходу подключены все нечетные ячейки сдвигового регистра. На фиг. 1 приведена схема предлагаем го частотомера; на фиг. 2 - временные диаграммы, его работы (в - форма сигнала на вькоде блока 6, б - последовательность импульсов с вькода генератора Ю; в, г - очередность возбуждения выходов триггера 9, д, ж, з, и - измене ние светового потокаФд , Ф , Ф 2 излучаемого светодиодами ,.,,, 2 N соответственно). Частотомер содержит сдвиговый регистр 1, содержащий светодиод и К ячеек с двумя устойчивыми состояниями на основе оптроиных пар типа светодиодфоторезистор - , - ,,.., 2 N - 3 Ы , общую шину 4 питания . ячеек и отсчетное устройство 5, блок 6 выбора масштаба преобразования частоты измеряемого сигнала, ключ 7, триг гер 8, второй Т-триггер 9, управляемый генератор Ю тактовьк импульсов, входную клемму 11, Устройство работает следующим образом. Входной сигнал частоты f подается через входную клемму 11 на вход блока 6 выбора масштаба преобразования частоты, выполненного на базе триггерного декадного делителя частоты, например, с коэффициентами деления , 10, 10О. В исходном положении величина (Коэффициента деления К блока 6 автоматически устанавливается равной максимальной, в частности 10О. В этом положении на выходе блока 6 начинает дейстЬовать прямоугольный импульс нагфяжения длительностью 10О Ту , где Ту - период следования исследуемого сигнала (фиг. 2а). По переднему фронту указанного импульса производятся установка в исходное состояние через установочный вход pi, триггера 9, при котором снимается возбуждение с нечетных ячеек регистра 1 и возбуждаются четные ячейки, установка в исходное состояние через установочный вход R триггера 8, при котором возбуждается его вькод, связанный со светодиодом . При этом светодиод начинает излучаЭгь световой поток ФQ И засветкой фоторезистора 3-1 производит подготовку к включению первой оптронной ячейки - 3-1, Кроме того, на время действия указанного импульса длительностью ЮОО Ту производится отпирание ключа 7 и подкЯючение обшей шины 4 питания оптронов - , ...,2 N- к корпусу частотомера, возбуждение генератора Ю, при котором на его выходе начинает действовать периодическая последовательность коротких импульсов с периодом следования (фиг. 26). Моментпоявления этой последовательности нмпульсов синхронизирован с началом появления импульса длительностью ЮО Ту. I Под воздействием первого импульса с выхода генератора Ю, поступающего одновременно на вход 5 триггера 8 и счетный вход Т триггера 9, производится переключение триггера 8, при котором снимается возбуждение с его выхода, связанного со светодиодом , и светодиод гаснет (в дальнейшем состояния триггера 8 и светодиода не меняются до момента окончания импульса длительностью ЮО Туе выхода блока 6)1 переключение триггера 9, при этом светодиод начинает излучать световой поток Ф, . За счет положительной обратной оптической связи между светодиодом и включен-, ным последовательно с ним фоторезистором это состояние сохраняется в течение всего интервала времени м6мента поступления на счетный вход Т триггера 9 следующего импульса с выхода генератора Ю. Под воздействием второго импульса н всех последующих импульсов с выхода генератора 10 производится переклю589чение только триггера 9. При этом производится последовательное включение в течение времени tlyj светодиодов , и т. д. Этот процесс заканчивается по окончании импульса длительностью ЮО Ту с выхода блока 3 и после запирания ключа 7. € появлением следующего импульса указанной длительности с выхода блока 6 описанный вьпие прсадесс циклически повторяется. Значение измеряемой частоты f., или периода Тувходного сигнала определяет ся количеством включенных светодиодов - 2 N. Если длительность импульса ЮО Т( с выхода блока 6 такова, что за его действия происходит переключение всех М оптронных ячеек, то при этом с выхода последней оптронной ячейки 2 N - 3 N на управляющий вход блока 6 поступает импульс, который обеспечивает автоматический переход на следующий под диапазон, при работе на котором на-вььходе указанного блока действуют импульсы длительностью Ю 1.. последуюшего поддиапазона производится аналогичв конструкции предлагаемого частотомера в качестве генератора тактовых импульсов моГут быть использованы более сложные схемы вычитания или/и сложения частот, что позволяет производить измерение отклонения частоты у от заданной либо производить автоматическую коррекцию результатов измерения, либо производить линеаризацию шкапы измерения параметров, связанных нелинейной функциональной зависимостью со значением чао-, тоты у или периода Т измеряемого сигнала. По сравнению с известным устройством в предлагаемом частотомере еопечивается подключение в любой момент в течение измерительного интервала КТ не более одной оптронной ячейки, что позволяет снизить уровень мощности сигна1ла, коммутируемого ключом, и повысить его быстродействие. Это расширяет диапазон измерения частотомера в сторону верхних частот без увеличения количест ва поддиапазонов измерения. Формула изобретения Частотомер, содержащий сдвиговый регистр с индикатором отсчета на оптрсжных ячейках с двумя устойчивыми состояниями, одна из шин питания ячеек которого соединена с выходом электронного ключа, а выход с последней ячейки связан с управляющим входом блока выбора масштаба преобразования частоты измеряемого сигнала, выход которого связан с управляющим входом указанного ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены первый и второй триггеры, управляемый генератор тактовых импульсов, при этом вход возбуждения генератоРа тактовых импульсов соединен с выхо о блока выбора масштаба преобразования частоты и с нулевыми входами первого и второго триггеров, выход первого триггера связан с нулевой ячейкой сдвигового регистра, а единичный вход первого триггера связан с выходом генератора тактовых . импульсов и со счет ным входом второго триггера, к нулево 1у выходу которого подключены все четные ячейки сдвигового регистра, а к единичному выходу второго триггера подключены все нечетные ячейки сдвигового регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 374549, кл GOl R 23/10. 2. Авторское свидетельство СССР № 7О5366, кл. GOl R 23/10, 1979.