Цифровой кодирующий преобразователь частоты Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

4) ЦИФРОВОЙ КОДИРУЮЩИЙ

(

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

t

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для преобразования частоты следования импульсов в цифровой код, и может найти .применение в качестве функционального модуля автоматизированных систем измерения, контроля и т. п.

Известно устройство, содержащее формирователь, формирователь времени, счетг чшси и триггеры til .

Данное устройство обеспечивает преобразование входной частоты в код, а его недостатком является невозможность регулирования чувствительности при измерении с частотными датчиками и заданнь1М верхним диапазоном измерения.

Известно устройство, позволяющее варьировать коэффициент преобразования частоты в код за счет учета верхнего значения измеряемого параметра при постоянном времени измерения. Данное устройство содержит счетчики, хронизатор, формирователь интервалов времени,

двоичный перемножитель, элементы И и элемент ИЛИ 21 .

Недостатком данного устройства является малое быстродействие вследствие необходимости многократного повторения шжла установки чувствительности.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет обеспечения установки чувствительности или коэффициента преобразования частоты в код за один такт.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, первый и второйэлементы И, первые входы которых подключены соответственно к шине измеряемого и к шине калибрующего сигналов, вторые входы элементов И соединены с первым и вторым выходами соответственно блока управления, а выходы элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, формирователь времени измерения, выход которого со- единен с первым входом блока управле- |1шя, и группу вентилей, введены сумматор импульсов, реверсивный счетчик и .регистр хранения, вход записи которого подключен к TpeTbsNfy выходу блока управления, входы объединены с одноименными первыми входами группы вентилей и подключены к выходам реверсивного счетчика, а выходы подключены ко вторым входам группы вентилей, объединенные выходы которых подключены к первому счетному входу сумматора импульсов, второй счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а управ- Л5пощий вход подключен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу блока управления, третий и четвертый входы которого подключены (Соответственно к шине управления режимом калибровки и шине. управления режимом измерения. .На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит элементы И 1 и 2, элемент ИЛИ 3, сумматор 4 импульсов,, реверсивный счетчик 5, группу 6 вентилей, регистр 7 хранения, формирователь 8 времени измерения, блок 9 управления, шины 1О и 11 измеряемого и калибрующего частотных сигналов, шин 12 и 13 управления режимами калибровки и измерения. Первые входы элементов И 1 и 2 подключены к шинам 10 и 11, вторые входы связаны с выходами блока 9 управ ления, а вькоды - подключены ко входам элемента ИЛИ 3, выход которого подключен ко второму счетному входу сумматора 4 импульсов, первый счетный вход которого подключен к выходу группы б вентилей, управляющий вход сумма тора подключен к четвертому выходу бло ка 9 ;управления, а выход - по.цключен к входу реверсивного счетчика 5, управляю щий вход которого подключен к пятому выходу блока 9 управления, а выход переполнения реверсивного счетчика 5 подключен ко второму входу блока 9 управления, первый вход которого соединен с выходом формирователя 8 времени измерения, а третий и четвертой входы подключены к шинам 12 и 13 соответствен Принцип .работы устройства заключает в следующем. В общем случае характеристика преоб разования устройства описывается линейной функцией l KnpV- A , где угл вой коэффициент линейной функции. Значения измеряемой частоты, соответствующие верхнему пределу преобразования, могут быть больше или меньше некоторого но- минального значения, соответствующего например емкости счетчика 5. В этом случае коэффициент преобразования устройства необходимо уменьшать или увеличивать соответственно. Операция уста- ВОВКИ требуемого коэффициента преобразования осуществляется путем подачи на шину 11 устройства калибрующего частотного сигнала и подачи команды калибровки на шину 12. При этом сумматор 4 импульсов блокируется по управляющему входу, а реверсивный счетчик 5 устанавливается в вычитающий режЗгк; по управляющему входу. Элемент И 2 отпирается на интервал времени измерения сигналом с выхода блока 9 управления и на вход счетчика 5 через блокированный сумматор 4 импульсов поступает число импульсов, равное f)-tn В случае, если это число импульсов окажется меньше емкое- ти счетчика 5, то по окончании интервала времени tj из счетчика 5 в регистр 7 хранения запишется число fl--Ej -tj, где Q - емкость счетчика 5. Если же упомянутое число импульсов окажется больше емкости счетчика 5, то в регистр 7 хранения запишется число f ц, ° окончании интервала времени измерения, как указывалось вьпле, число из счетчика 5 переписывается в регистр 7 хранения, а также осуществляются с помощью блока 9 управления следующие операции: счетчик 5 сигналом по управляющему входу переводится в режим сложения, а сумматор 4 импульсов по управляющек-о входу переводится в режим сложения в случае, если счетчик 5 в режиме калибровки не обнуляется, или в режим вычитания Б случае, если счетчик 5 в режиме калибровки обнуляется. ilpH подаче команды измерения на шину 13 элемент И 1 отпирается на время .измерения сигналом с выхода блока 9 управления и через сумматор 4 импульсов на вход счетчика 5 поступает некоторое число импульсов, которое складьгоается из числа импульсов измеряемой частоты датчика и числа импульсов с выхода группы 6 вентилей, с помощью которого формируется требуемый коэффишшнт преобразования устройства. Цпя пояснения необходимо рассмотреть следующие варианты работы устройства с учетом результатов предыдущего цикла калибровки. При первом исходе калибровки к чис импульсов добавляется число импульсов, равное а7г1г гД число импульсов на выхсаде сумматора 4 импульсов, N7 - число Б регистре 7 хранения. При этом, если окажется, что fj, то к числу импульсов fiytf, добавится столько импульсов, что емкость счетчика 5 в момент окончания интервала to окажется заполненной полностью. При втором исходе калибровки из . числа импульсов fxt( вычитается числ импульсов, равное - . При этом, если окажется, что у , то из числа импульсов 5(.t вьгчтется столько импульсов, что емкость счетчика 5 в момент окончания интервала tj также окажется заполненной полностью. То ест один и тот же эффект достигается в пре лагаемом и известном устройствах при равенстве измеряемой и номинальной Час тот, емкость счетчика результата запол- няется в момент окончания интервала времени t Однако при этом требуемы коэффициент преобразования устройства устанавливается только за один такт. Формула изобрете Цифровой кодирующий преобразователь частоты, содержащий блок управления, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены соответственно к шине измеряемого и к шине калибрующего сигналов, вторые входы элементов и соединены с первым и вторым выходами соответственно блока управления, а выходы элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, формирователь времени измерения, выход которого соединен с первым входом блока управления, и группу вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены сумматор импульсов, реверсивный счетчик и регистр хранения, вход записи которого подключен к третьему выходу блока управления, входы объединены, с одноименными первыми входами группы вентилей и подключены к выходам реверсивного счетчика, а выходы подключены к вторым входам группы вентилей, объединённые выходы которых подключены к первому счетному входу суыматора импульсов, второй счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а управляющий вход подключен к четвертому въкоду блока управления, пятый выход которого соединен с ттравляюшим входом реверсивного счетчшса, выход переполнения которого подключен к второму входу блока управления, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к шшю управления, режимом калибровки и , шине управления режимом измерения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ермолов Р. С. Цифровые частотоеры. Л., Энергия, 1973, с. 7, ис. 1-2. 2.Авторское свидетельство СССР 49ООЗЗ, кл. GiOlR 23/00, 1972 прототип).