Частотно-цифровое измерительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

J(S) ЧАСТОТНО-ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1 зобретение относится к автоматике и электроизмерительной технике и может использоваться при измерении электрических и неэлектрических величин, принимающих как. положительные, так и отрицательные значения. Известно частотно-цифровое измерительное устройство, содержащее датчик измеряемой величины, формирователь, ключи, реверсивный счетчик, триггер знака, систему индикации и схему управления . Однако известное устройство имеет сложную блок-схему, объясняемую наличием реверсивного счетчика и блока определения нака разности частот. Наиболее близким к изобретению является частотно-цифровое измеритель ное устройство, содержащее частотныйдатчик, выход которого подключен к первому входу элемента И, другим входом связанного с выходом блока управления, а выходом - с входом счетчика причем другие выходы схемы управления связаны с управляющими входами счетчика, регистра и триггера знака и блок перезаписи С Однако известное устройство сложно, так как для выполнения цепей пере записи для одного двоично-десятичного разряда необходимо восемь логических элементов. Если же учесть,.что в настоящее время счетчики в микросхемном исполнении изготавливаются только с прямыми выходами, что для полумения инверсных выходных сигналов, необходимых для работы цепей перезаписи, в известном устройстве потребуются еще по четыре инвертора на каждый двоично-десятичный разряд. Кроме того, в. известном устройстве через схему цепей перезаписи всех разрядов проходят две шины от триггера знака (от прямого и инверсного выходов), что усложняет монтаж устройства. Цель изобретения - повышение надежности и помехозащищенности устройства Поставленная цель достигается тем, что в частотно-цифровом измерительном устройстве, содержащем элемент И, блок управления, счетчик, блок перезаписи, регистр, триггер знака и датчик частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, выход элемента И соединен с пербым входом счетчика, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления и к первому входу триггера знака, второй вход которого подключен к основному выходу счетчика, а выход триггера знака соединен с управляющим входом блока перезаписи, третий вход блока управления соединен с управляющим входом регистра, разрядные входы счетчика соединены с соответствующими разрядными входами регистра, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам блока перезаписи, выходы которого соединены с выходными шинами устройства. При этом блок перезаписи состоит из п цепей перезаписи, а каждая цепь перезаписи состоит из трех элементов равнозначности, двух элементов И-НЕ и двух элементов НЕ, первый вход первого элемента равнозначности подключен к первому входу цепи перезаписи, второй вход первого элемента равнозначности соединен с управляющим входом цепи перезаписи, с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элемента равнозначности подключен к первому выходу цепи перезаписи, второй вход цепи перезаписи соединен с вторым выходом цепи перезаписи и с вторым входом второго элемента И-НЕ, первый вход второго элемента равнозначности подключен к выходу второго элемента И-НЕ и к второму входу первого элемента И-НЕ, второй вход второго элемента равнозначности соединен с выходом первого элемента НЕ и с третьим входом первого элемента И-НЕ, выход второго элемента равнозначности соединен с третьим выходом цепи перезаписи, первый вход третьего элемента равнозначности подключен к выходу первого элемента И-НЕ второй вход третьего элемента равнозначности соединен с выходом второго элемента НЕ, выход третьего элемента равнозначности подключен к четвертому выходу цепи перезаписи, входы пер вого и второго элементов НЕ соединены соответственно с третьим и четвертым входами цепи перезаписи. На чертеже представлена блок-схема частотно-цифрового измерительного устройства. Устройство содержит датчик 1 частоты, элемент 2 И, блок 3 управления. счетчик k, блок 5 перезаписи, содержаии п цепей перезаписи, где п - колиество двоично-Десятичных разрядов четчика и регистра, регистр 6, тригер 7 знака. Каждая цепь перезаписи блока 5 соержит первый, второй, третий элемены равнозначности 8-10, первый и втоой элементы 11 и 12 И-НЕ, первый и торой инверторы 13 и 14. Выход датчика 1 соединен с первым входом элемента 2 И, к второму входу которого подключен первый выход блока 3 управления. Выход элемента 2 И соединен с входом счетчика А, разрядные выходы которого подключены к разрядным входам регистра 6. Выходы каждого двоично-десятичного разряда регистра 6 соединены с входами соответствующей ему цепи перезаписи блока 5 следующим образом: выход первого (младшего) разряда регистра 6 соединен с первым входом первого элемента 8 равнозначности, выход второго разряда соединен с вторым входом второго элемента 12 И-НЕ, выход третьего разряда регистра 6 соединен с входом первого инвертора Н, выход четвертого разряда регистра 6 соединен с входом второго инвертора 13« Выход второго элемента 12 И-НЕ соединен с первым входом второго элемента 9 равнозначности и вторым входом первого элемента 11 И-НЕ, выход первого инвертора k соединен с вторым входом второго элемента 9 равнозначности и третьим входом первого элемента 11 И-НЕ, выход инвертора 13 с вторым входом третьего элемента 10 равнозначности, к первому входу которого подключен выход первого элемента 11 И-НЕ. К второму входу первого элемента 8 равнозначности, к первому входу второго элемента 12 И-НЕ и к первому входу первого элемента 11 И-НЕ подключен выход триггера 7 знака, к второму и первому входам которого подключены соответственно выход счетчика i и второй выход блока 3 управления , который подключен к вто598356рому входу сметчика i. Третий выход блока 3 подключен к управляющему входу регистра б. Выходы первого, второго, третьего элементов 8-10 равнозначности каждой цепи перезаписи и выход 5 вторых двоично-десятичных разрядов регистра 6 соединены с выходными шинами устройства. Блок 3 управления представляет собой последовательно соединенные ге- нератор опорной частоты и счетчик с подключенным к его выходам набором логических схем, вырабатывающих последовательность управляющих сигнало Установка счетчика Ц и триггера 7 знака, Измерение входной величины, Перезапись в регистр 6. Устройство работает следующим образом. В начале каждого измерения блок 3 управления формирует импульс, осуществляющий начальную установку счет чика и триггера 7 знака Счетчик k устанавливается в состояние, соответ ствующее дополнительному коду числового эквивалента нача/1ьной частоты д чика 1. а триггер 7 знака - в состоя ние, соответствующие отрицательному значению измеряемой величины. Импульсы с выхода датчика 1 в течение определенного времени измерения через .элементы 2 И поступают на вход счетчика АО Если измеряемая величина положительна, то счетчик Ц переполнится, триггер 7 знака переключится в состояние, соответствующе положительному значению измеряемой величины, В результате этого состояние регистра 6 с помощью цепей перезаписи блока 5 будет выводиться на выходные шины устройства в прямом коде. Если измеряемая величина отрицательна, переполнение счетчика Ц не произойдет, триггер 7 знака останется в первоначальном состоянии, цепи перезаписи блока 5 преобразуют допол нительный код числа, записанного в регистр 6, в прямой и выводят его на выходные шины. По сравнению с известным устройством предлагаемое отличается простотой схемного решения цепей перезаписи и монтажа всего устройства. Так при выполнении цепей перезаписи на микросхемах, например К133 серии, в предложенном устройстве потребуется два корпуса (я точнее 1 v. Если предположить, что счетчик результзта имеет шесть двоично-десятичных разрядов, то для выполнения цепей перезаписи потребуется десять корпусов. Что касается известного устройства, то подсчет корпусов, необходимых для выполнения его цепей перезаписи, затруднителен, так как среди микросхем отсутствуют элемент|1 И, ИЛИ (есть И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Если построить цепи перезаписи в известном устройстее на элементах одной из наиболее распространенных серий К133. то на один двоично-десятичный разряд потребуется k корпуса, а на шесть разрядов 25 у т.е. в предложенном устройстве использовано в 2,5 раза меньше элементов, чем в известном. Если принять стоимость одного элемента К133 серии в среднем 2 руб., то затраты на изготовление 1 экземпляра предложенного устройства ( в смысле стоимости использованных элементов на 32 руб. меньше затрат в известном. Монтаж предложенного устройства более просг,,так как требует подключение только прямых выходов счетчика результата через регистр к входам цепей перезаписи и одного выхода триггера знака, в то время как,в известном устройстве необходимо подключение к входам цепей перезаписи как прямых,так и обратных выходов счетчика результата, а также двух выходов триггера знака. Уменьшение подводимых проводов к цепям перезаписи в предложенном устройстве повышает его надежность. В известном устройстве выходы регистра выведены на внешние шины устройства. Это уменьшает помехозащищенность устройства, так как помехи, возникающие на его внешних разъемах, будут сбивать состояние регистра. Предложенное устройство обладает повышенной помехозащищенностью, так как на внешние разъемы выведены не выхо - ды регистра, а выходы цепей перезаписи. Поэтому помеха, возникшая на внешних разъемах устройства, не приведет к сбою регистра. Таким образом, подключение цепей перезаписи блока 5 к выходным шинам устройства и соединение |эазрядных выходов счетчика с соответствующими разрядными входами регистра, разрядные выходы которого соединены г соот9ветствующими входами цепей перезаписи, а также изменение принципиальной схемы цепей перезаписи обеспечивает повышение надежности и помехозащищен ности устройства. Формула изобретения 1. Частотно-цифровое измерительное устройство, содержащее элемент И блок управления, счетчик, блок перезаписи, регистр, триггер знака и датчик частоты, выход которого соеди нен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, выход элемента И соединен с первым входом счетчика, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления и к первому входу триггера зна ка, второй вход которого подключен к основному выходу счетчика, а выход триггера знака соединен с управляющим входом блока перезаписи, третий выход блока управления соединен с уп равляющим входом регистра, о т л .и чающееся тем, что, с целью повышения надежности и помехозащищен ности, разрядные выходы счетчика соединены с соответствующими разрядным входами регистра, разрядные выходы которого подключены к соответствующи входам блока перезаписи, выходы которого соединены с выходными шинами устройства, 2 Устройство по п« 1, о т л и чающееся тем, что блок перезаписи выполнен в виде И цепей перезаписи, каждая из которых содержит три элемента равнозначности, два эле 68 мента И-НЕ, два элемента НЕ, при этом первый вход первого элемента равнозначности подключен к первому входу цепи перезаписи, второй вход первого элемента равнозначности соединен с управляющим входом цепи перезаписи, с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элем нта равнозначности подключен к первому выходу цепи перезаписи, второй вход цепи перезаписи соединен с вторым выходом цепи перезаписи и с вторым входом второго элемента И-НЕ, первый вход второго элемента равнозначности подключен к выходу второго элемента И-НЕ и к второму входу первого элемента И-НЕ, второй вход второго элемента равнозначности соединен с выходом первого элемента НЕ и с третьим входом первого элемента И-НЕ, вь1ход второго элемента равнозначности соединен с третьим выходом цепи перезаписи, первый вход третьего элемента равнозначности подключен к выходу первого элемента И-НЕ, второй вход третьего элемента равнозначности соединен с выходом второго элемента НЕ, выход третьего элемента равнозначности подключен к четвертому выходу цепи перезаписи, входы .первого и второго элементов НЕ соединены соответственно с третьим и четвертым входами цепи перезаписи Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Голембо В.А. и др. Пьезокварцевые АЦП температуры. Киев, Вища школа, 1977, с. 39. 2о Авторское свидетельство СССР № it08it56, кл. Н 03 К 13/02, 197 (прототип)о

5btiu 3 и