Цифровой частотомер Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

(5) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и системах управления в различных областях промышленности . Известен цифровой частотомер, который обеспечивает подсчёт периодов входной частоты за эталонный интервал времени, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемен та совпадения и через второй элемент совпадения - со входом двоичного счетчика, триггер, первый вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения, второй - с выхо дом генератора опорных интервалов времени-и первым входом второго триг гера, а выход - со входом второго элемента совпадения и генератора опо ных интервалов времени, и одновибратор, вход которого подключен к входу запуска устройства, а выход через .второй триггер - ко второму входу первого элемента совпадения Г11. Недостатком такого частотомера является невысокая точность измерения при изменяющейся величине частоты входного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотомер, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом ключа, генератор эталонных интервалов времени, выход которого соединен через блок сброса с первым входом счетчика импульсов, и цифровой индикатор 2. Недостатком известного устройстйа является невысокая точность измерения, так как нет синхронизации начала эталонного интервала времени с импульсами измеряемого сигнала, и невозможность такой синхронизации вследствие зависания результата на цифровом индикаторе при из eнe393

НИИ входной частоты до нулевого значения о

Цель изобретения - повышение точности измерения частоты электрического сигнала.

Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом ключа, генератор эталонных интервалов времени, выход которого соединен через блок сброса с первым входом счетчика импульсов, и цифровой индикатор, введены блок сдвига фазы, последовательно соединенные блок перезаписи и регистр памяти, а также последовательно соединенные пиковый детектор, пороговый элемент, элемент ИЛИ и триггер, выход которого подключен к второму входу ключа и к входу генератора эталонных интервалов времени, при этом выход последнего соединен с вторым входом триггера и с входом блока перезаписи, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу формирования импудьсов и к входу пикового детектора, выход ключа соединен с входом блока сдвига фазы, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, выход последнего соединен с вторым входом регистра памяти , выход которого подключен ко входу цифрового индикатора.

На чертеже изображена структурная схема цифрового частотомера.

Цифровой частотомер, содержи.т формирователь 1 импульсов, ключ 2, триггер 3, счетчик 4 импульсов, регистр 5 памяти, цифровой индикатор 6, блок 7 сдвига фазы, блок 8 перезаписи, генератор 9 эталонных интервалов времени, блок 10 сброса, пиковый детектор 11, пороговый элемент 12, элемент 13 ИЛИ,

Цифровой частотомер работает следующим образом.

По одному из импульсов, сформированных формирователем 1 из входного сигнала, взводится через элемент 13 триггер 3, запускающий генератор 9 и открывающий ключ 2, который разрешает прохождение импульсов через блок 7, осуществляющий сдвиг фазы импульсной последовательности на полпериода, на вход счетчика в течение эталонного интервала времени. По окончанию этого интервала с помощью блока 8 осуществляется занесение результата подсчета в регистр 5,

4

выходы которого соединены с соответствующими входами цифрового индикатора 6, а триггер 3 устанавливается в исходное состояние. После этого блок

10 устанавливает счетчик t в исходное состояние.

Первым сформированным импульсом входного сигнала, следующим после окончания эталонного интервала времени, цикл работы частотомера возобновляется, причем на индикаторе 6 сохраняется результат предыдущего измерения.

При работе частотомера в заданном диапазоне входных частот уровень выходного сигнала пикового детектора 11 остается выше уровня срабатывания порогового элемента 12, при этом на выходе этого элемента поддерживается потенциал логического О. Пиковый детектор 11 имеет постоянную времени заряда и разряда, определяемые соотношениями

; ;

. I ц ,

где tg - длительность периода верхней граничной частоты диапазона;

t - длительность периода нижней граничной частоты диапазона. Первый импульс на выходе формирователя 1 приводит к появлению логического 0 на выходе порогового элемента 12.

8 случае выхода величины измеряемой частоты за нижнюю границу диапазона уровень сигнала на выходе пикового детектора 11 опускается ниже уровня срабатывания порогового элемента 12, на его выходе появляется ло1Гическая 1, что приводит к переключению триггера 3 через элемент 13 и повторению цикла измерения.

В конце этого цикла на индикаторе 6 установится нулевое значение измеряемого параметра, так как за выработанный в этом цикле эталонный

интервал времени на вход счетчика А не поступит ни одного импульса входного сигнала.

Введение новых элементов: регистра памяти, триггера, элемента ИЛИ, пикового детектора, порогового элемента и блоков сдвига фазы и перезаписи выгодно отличает предлагаемый цифровой частотомер от известного, так как увеличивается точность измерения частоты вследствии синхронизации начала эталонного интервала времени с импульсами измеряемого сигнала, что позволяет улучшить качество работы информационно-измерительных систем и систем управления. формула изобретения Цифровой частотомер, содержаний формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом ключа, генератор эталонных интервалов времени, выход которого соединен через блок сброса с первым входом счетчика импульсов, ицифровой индикатор, отличающийся .тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок сдвига фады посхтедовательно соединенные блок перезаписи и регистр памяти, а также последовательно соединенные пикрвый детектор, пороговый элемент, элемент ИЛИ и триггер, выход которого подключен к второму входу ключа и к входу генератора эталонных интервалов времени, при этом выход последнего соединен с вторым входом триггера и с входом- блока перезаписи, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу формирователя импульсов и входу miKOBoro детектора, выход ключа соединен с входом блока сдвига фазы, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, выход последнего соединен с вторым входом регистра памяти, выход которого подключен ко входу цифрового индикатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры, Л., Энергия, 1973, с. 7, рис. 1-2. 2.Авторское свидетельство СССР Н 215322, кл. G 01 R 23/10, 1968 (прототип),