RU2169927C1 - Device measuring frequency of sinusoidal signal - Google Patents

Device measuring frequency of sinusoidal signal Download PDF

Info

Publication number
RU2169927C1
RU2169927C1 RU99123223A RU99123223A RU2169927C1 RU 2169927 C1 RU2169927 C1 RU 2169927C1 RU 99123223 A RU99123223 A RU 99123223A RU 99123223 A RU99123223 A RU 99123223A RU 2169927 C1 RU2169927 C1 RU 2169927C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
pulse
inputs
output
sinusoidal signal
Prior art date
Application number
RU99123223A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.П. Карасев
В.Е. Булдин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Рыбинские моторы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Рыбинские моторы" filed Critical Открытое акционерное общество "Рыбинские моторы"
Priority to RU99123223A priority Critical patent/RU2169927C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2169927C1 publication Critical patent/RU2169927C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device is employed predominantly for measurement of frequency of current of network voltage. Device measuring frequency of sinusoidal signal has pulse generator, pulse distributor, register and digital indicators connected in series and input pulse former. Device is inserted with rectifier to which input input signal is fed, n input pulse formers whose first inputs are tied up together and are connected to output of rectifier, (n+1) output pulse formers whose first inputs are tied up together and connected to output of pulse generator and whose second inputs are connected to outputs of corresponding input pulse formers, source of (n+1) reference voltages whose outputs are connected to corresponding second inputs of pulse formers, (n+1) input OR gates whose inputs are connected to outputs of output pulse formers and whose output is connected to counting input of counter, n being number of quantization stages of input signal. EFFECT: decreased averaging of counting with preservation of measurement accuracy. 2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к области измерения частоты входного синусоидального сигнала, преимущественно к измерению частоты тока сетевого напряжения. The alleged invention relates to the field of measuring the frequency of the input sinusoidal signal, mainly to measuring the frequency of the current mains voltage.

Известно устройство для измерения частоты входного синусоидального сигнала, выполненное на базе измерительного прибора Э8036 ТУ25-7504.133-97. Указанный измерительный прибор является электромеханическим устройством со стрелочным индикатором, работающим в диапазоне 45-55 Гц и обеспечивающим точность измерения по классу 4 при соблюдении правил считывания отображаемой информации - аналог. Недостатками данного устройства являются, во-первых, узкий диапазон измеряемых частот, и, во-вторых, низкая точность измерения. A device for measuring the frequency of the input sinusoidal signal, made on the basis of the measuring device E8036 TU25-7504.133-97. The specified measuring device is an electromechanical device with a dial indicator operating in the range of 45-55 Hz and ensuring accuracy of measurement in class 4, subject to the rules for reading the displayed information - an analogue. The disadvantages of this device are, firstly, a narrow range of measured frequencies, and, secondly, low measurement accuracy.

Известно устройство, позволяющее измерить частоту входного синусоидального сигнала - цифровой измеритель частоты, например, Ч3-54 ЕЯ2.721.039ТУ. Указанный измеритель частоты содержит в своем составе формирователь импульсов, генератор импульсов, распределитель импульсов, счетчик импульсов, регистр и цифровые индикаторы - прототип. A device is known that allows you to measure the frequency of the input sinusoidal signal - a digital frequency meter, for example, Ch3-54 EYA2.721.039TU. The specified frequency meter contains a pulse shaper, a pulse generator, a pulse distributor, a pulse counter, a register and digital indicators - a prototype.

Принцип работы измерителя частоты заключается в подсчете счетчиком числа пересечений нуля входным напряжением за фиксированный интервал времени, задаваемый генератором импульсов и распределителем импульсов с последующей индикацией этого числа цифровыми индикаторами. The principle of operation of the frequency meter is to count the number of zero crossings by the input voltage for a fixed time interval, specified by the pulse generator and pulse distributor, followed by digital indicators indicating this number.

В первым приближении, без учета нестабильности генератора, точность измерения частоты δ в указанном устройстве, связанная с дискретным представлением информации и со случайным соотношением между временем усреднения (счета) t определяется как: δΔ/t, где Δ - единица измерения входного сигнала. Увеличение точности в указанном приборе достигается увеличением времени счета (усреднения). Недостатком данного устройства является значительное время усреднения (счета), необходимое для получения требуемой точности измерений. In a first approximation, without taking into account the instability of the generator, the accuracy of measuring the frequency δ in the indicated device, associated with a discrete representation of information and with a random relationship between the averaging (counting) time t is defined as: δΔ / t, where Δ is the unit of measurement of the input signal. An increase in accuracy in this instrument is achieved by increasing the counting time (averaging). The disadvantage of this device is the significant averaging (counting) time required to obtain the required measurement accuracy.

Целью предполагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, то есть снижение времени усреднения (счета) при сохранении точности измерений. The aim of the proposed invention is to eliminate this drawback, that is, reducing the averaging time (count) while maintaining the accuracy of the measurements.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты входного синусоидального сигнала, содержащего последовательно соединенные генератор импульсов, распределитель импульсов, счетчик импульсов, регистр и цифровые индикаторы, а также входной формирователь импульсов, введены выпрямитель, на вход которого подается входной сигнал, n входных формирователей импульсов, первые входы которых объединены и соединены с выходом выпрямителя, (n+1) выходных формирователей импульсов, первые входы которых объединены и соединены с выходом генератора импульсов, вторые входы - с выходами соответствующих входных формирователей импульсов, источник (n+1) опорных напряжений, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами входных формирователей импульсов, (n+1) - входовая схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами выходных формирователей импульсов, а выход схемы ИЛИ - со счетным входом счетчика, где n - количество ступеней квантования входного синусоидального сигнала. This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the frequency of the input sinusoidal signal containing series-connected pulse generator, pulse distributor, pulse counter, register and digital indicators, as well as an input pulse shaper, a rectifier is introduced, to the input of which there is an input signal, n input pulse shapers, the first inputs of which are combined and connected to the output of the rectifier, (n + 1) output pulse shapers, the first inputs of which are combined and connected to the pulse generator, the second inputs with the outputs of the corresponding input pulse shapers, the source of (n + 1) reference voltages, the outputs of which are connected to the corresponding second inputs of the input pulse shapers, (n + 1) is the input OR circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the output pulse shapers, and the output of the OR circuit with a counting input of the counter, where n is the number of quantization steps of the input sinusoidal signal.

Преимуществом предлагаемого устройства является меньшее время усреднения (счета) при одинаковой с прототипом точности измерения. The advantage of the proposed device is the shorter averaging time (counting) with the same measurement accuracy as the prototype.

Заявителю не известны технические решения, содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа, что позволяет считать заявленное решение обладающим существенными отличиями. The applicant is not aware of technical solutions containing features similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype, which allows the claimed solution to be considered to have significant differences.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства. На фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства для n = 2 (k = 10). In FIG. 1 shows a block diagram of a device. In FIG. 2 is a timing chart explaining the principle of operation of the device for n = 2 (k = 10).

Устройство содержит генератор импульсов 1, распределитель импульсов 2, счетчик импульсов 3, регистр 4, цифровые индикаторы 5, входной формирователь импульсов 6, выпрямитель 7, n входных формирователей импульсов 8-1 - 8-n, (n+1) выходных формирователей импульсов 9 -1 - 9-(n+1), источник опорных напряжений 10, схему ИЛИ 11. The device contains a pulse generator 1, pulse distributor 2, pulse counter 3, register 4, digital indicators 5, input pulse shaper 6, rectifier 7, n input pulse shapers 8-1 - 8-n, (n + 1) output pulse shapers 9 -1 - 9- (n + 1), the source of the reference voltage 10, the circuit OR 11.

Примеры конкретного исполнения
1. Генератор 1. Схема генератора выполнена по схеме, приведенной в (5) стр.42.Examples of specific performance
1. Generator 1. The generator circuit is made according to the circuit shown in (5) p. 42.

2. Распределитель импульсов 2. Схема распределителя импульсов выполнена по схеме, приведенной в (3) стр.149, рис.4.52. 2. Pulse distributor 2. The pulse distributor circuit is made according to the circuit shown in (3) p. 149, Fig. 4.52.

3. Счетчик импульсов 3. Схема счетчика импульсов выполнена по схеме, приведенной в (1) стр.63, рис.2.34. 3. Pulse counter 3. The circuit of the pulse counter is made according to the circuit shown in (1) p. 63, Fig. 2.34.

4. Регистр 4 и индикаторы 5. Схема регистра и индикатора выполнена по схеме, приведенной в (1) стр.263, рис. 10.9. 4. Register 4 and indicators 5. The scheme of the register and indicator is made according to the scheme given in (1) p. 263, Fig. 10.9.

5. Входной формирователь импульсов 6. Схема входного формирователя импульсов выполнена по схеме, приведенной в (3) стр.82, рис.2.33. 5. Input pulse shaper 6. The circuit of the input pulse shaper is made according to the circuit shown in (3) p. 82, Fig. 2.33.

6. Выпрямитель 7. Схема выпрямителя выполнена по схеме, приведенной в (2) стр.127, рис.6.3. 6. Rectifier 7. The rectifier circuit is made according to the circuit shown in (2) p. 127, Fig. 6.3.

7. Входной формирователь импульсов 8. Схема входного формирователя импульсов выполнена по схеме, приведенной в (4) стр.138, рис. 11.5. 7. Input pulse shaper 8. The input pulse shaper circuit is made according to the circuit shown in (4) p. 138, Fig. 11.5.

8. Выходной формирователь импульсов 9. Схема выходного формирователя импульсов выполнена по схеме, приведенной в (1) стр.254, рис.9.13. 8. Output pulse shaper 9. The output pulse shaper circuit is made according to the circuit shown in (1) p. 254, Fig. 9.13.

9. Источник опорных напряжений 10. Схема источника опорных напряжений выполнена по схеме, приведенной в (4) стр.53, рис.2.1. 9. The reference voltage source 10. The reference voltage source circuit is made according to the circuit shown in (4) p. 53, Fig. 2.1.

10. Схема ИЛИ 11. Схема ИЛИ выполнена по схеме, приведенной в (1) стр. 35, рис.2.1. 10. The OR scheme 11. The OR scheme is performed according to the scheme given in (1) p. 35, Fig. 2.1.

Устройство работает следующим образом. Входной синусоидальный сигнал, поступающий на первый вход входного формирователя импульсов 6, с учетом того, что на второй вход входного формирователя импульсов 6 поступает опорное напряжение Un+1 с выхода источника опорных напряжений 10, равное нулю, преобразуется им в меандр, то есть в импульсный сигнал, частота которого равна входному синусоидальному сигналу, а скважность Q = 2. Параллельно входной синусоидальный сигнал выпрямляется выпрямителем 7 и поступает на первые входы входных формирователей импульсов 8-1 - 8-n. С учетом того, что на вторые входы входных формирователей импульсов 8-1 - 8-n поступают опорные напряжения с выхода источника опорных напряжений 10 U1-Un, определяемые как
U0ni = [Umaxsin(180o/{2n+1})]i,
где Umax - амплитудное значение входного синусоидального сигнала, n - количество ступеней квантования входного синусоидального сигнала по уровню, i - номер ступени квантования входного синусоидального сигнала по уровню, на выходах входных формирователей импульсов 8-1 - 8-n имеем импульсные сигналы, по частоте равные частоте входного синусоидального сигнала, но различающиеся по скважности, причем с разнесенными равномерно по шкале времени положительными и отрицательными фронтами. Относительно разнесенных по времени положительных и отрицательных фронтов импульсов, поступающих с выхода входных формирователей 8-1 - 8-n выходные формирователи импульсов 9-1 - 9-(n+1) формируют короткие импульсы, поступающие на (n+1) входы схемы ИЛИ и далее, для суммирования - на счетный вход счетчика 3. Время счета (время усреднения) определяют генератор 1 и распределитель импульсов 2. По окончании времени счета импульс с распределителя импульсов 2 производит запись числа, равного частоте входного сигнала, умноженного на k, определяемого как
k = 2•(2n+1),
в регистр 4, с выхода которого значение полученной частоты поступает на цифровые индикаторы 5. Таким образом, при времени усреднения (счета) предлагаемого устройства, равном времени усреднения прототипа, точность измерения частоты входного синусоидального сигнала увеличивается в k раз.The device operates as follows. The input sinusoidal signal supplied to the first input of the input pulse former 6, taking into account the fact that the second input of the input pulse former 6 receives the reference voltage U n + 1 from the output of the reference voltage source 10, which is equal to zero, is converted by it into a meander, i.e. a pulse signal whose frequency is equal to the input sinusoidal signal, and the duty cycle Q = 2. In parallel, the input sinusoidal signal is rectified by a rectifier 7 and fed to the first inputs of the input pulse shapers 8-1 - 8-n. Given the fact that the second inputs of the input pulse former 8-1 - 8-n receive reference voltage from the output of the reference voltage source 10 U 1 -U n , defined as
U 0ni = [U max sin (180 o / {2n + 1})] i,
where U max is the amplitude value of the input sinusoidal signal, n is the number of quantization steps of the input sinusoidal signal by level, i is the number of quantization steps of the input sinusoidal signal by level, at the outputs of the input pulse shapers 8-1 - 8-n we have pulse signals, by frequency equal to the frequency of the input sinusoidal signal, but varying in duty cycle, moreover, with positive and negative fronts spaced evenly on the time scale. Relatively spaced in time positive and negative edges of the pulses coming from the output of the input shapers 8-1 - 8-n output pulse shapers 9-1 - 9- (n + 1) form short pulses arriving at the (n + 1) inputs of the OR circuit and further, for summation, to the counting input of the counter 3. The counting time (averaging time) is determined by the generator 1 and the pulse distributor 2. At the end of the counting time, the pulse from the pulse distributor 2 records a number equal to the frequency of the input signal multiplied by k, defined as
k = 2 • (2n + 1),
in register 4, from the output of which the received frequency value is sent to digital indicators 5. Thus, when the averaging (counting) time of the proposed device is equal to the averaging time of the prototype, the frequency accuracy of the input sinusoidal signal increases by a factor of k.

На предприятии изготовлен опытный образец указанного устройства, проведены его испытания и получены положительные результаты. Экономический эффект от внедрения может быть определен после принятия решения по объему выпуска устройства. A prototype of the specified device was manufactured at the enterprise, its tests were carried out and positive results were obtained. The economic effect of the implementation can be determined after a decision is made on the volume of the device.

Источники информации:
1. А.Л. Ланцов, Л.Н. Зворыкин, И.Ф. Осипов "Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах", М., Радио и связь, 1983 г.Sources of information:
1. A.L. Lantsov, L.N. Zvorykin, I.F. Osipov "Digital devices on complementary TIR integrated circuits", M., Radio and communications, 1983

2. В.М. Харченко "Основы электроники", М., Энергоиздат, 1982 г. 2. V.M. Kharchenko "Fundamentals of Electronics", M., Energoizdat, 1982

3. В. А. Батушев и др. "Микросхемы и их применение", М., Радио и связь, 1985 г. 3. V. A. Batushev and others. "Microcircuits and their application", M., Radio and communications, 1985

4. Б.И. Горошков "Элементы радиоэлектронных устройств", М., Радио и связь, 1988 г. 4. B.I. Goroshkov "Elements of electronic devices", M., Radio and communications, 1988

5. Журнал "Радио" N 9 1992 г., стр.42. 5. The journal "Radio" N 9 1992, p. 42.

Claims (1)

Устройство для измерения частоты входного синусоидального сигнала, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, распределитель импульсов, счетчик импульсов, регистр и цифровые индикаторы, а также входной формирователь импульсов, отличающееся тем, что в него введены выпрямитель, на вход которого подается входной синусоидальный сигнал, n входных формирователей импульсов, первые входы которых объединены и соединены с выходом выпрямителя, (n + 1) выходных формирователей импульсов, первые входы которых объединены и соединены с выходом генератора импульсов, вторые входы выходных формирователей импульсов соединены с выходами соответствующих входных формирователей импульсов, источник (n + 1) опорных напряжений, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами входных формирователей импульсов, (n + 1)-входовая схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами выходных формирователей импульсов, а выход схемы ИЛИ соединен со счетным входом счетчика, при этом опорные напряжения определяются по формуле Uoni = [Umaxsin(180o/{ 2n + l})]i, где Umax - амплитудное значение входного синусоидального сигнала, n - количество ступеней квантования входного синусоидального сигнала по уровню, i - номер ступени квантования входного синусоидального сигнала по уровню.A device for measuring the frequency of the input sinusoidal signal, containing a pulse generator, a pulse distributor, a pulse counter, a register and digital indicators, as well as an input pulse shaper, characterized in that a rectifier is inserted into it, to the input of which a sinusoidal signal is input, n input pulse shapers, the first inputs of which are combined and connected to the output of the rectifier, (n + 1) output pulse shapers, the first inputs of which are combined and connected with the output of the pulse generator, the second inputs of the output pulse shapers are connected to the outputs of the corresponding input pulse shapers, the source of (n + 1) reference voltages, the outputs of which are connected to the corresponding second inputs of the input pulse shapers, an (n + 1) -OR input circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the output pulse shapers, and the output of the OR circuit is connected to the counter input of the counter, while the reference voltages are determined by the formula U oni = [U max sin (180 o / {2n + l})] i, where U max is the amplitude value input nth sinusoidal signal, n is the number of quantization steps of the input sinusoidal signal by level, i is the number of quantization steps of the input sinusoidal signal by level.
RU99123223A 1999-11-05 1999-11-05 Device measuring frequency of sinusoidal signal RU2169927C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99123223A RU2169927C1 (en) 1999-11-05 1999-11-05 Device measuring frequency of sinusoidal signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99123223A RU2169927C1 (en) 1999-11-05 1999-11-05 Device measuring frequency of sinusoidal signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2169927C1 true RU2169927C1 (en) 2001-06-27

Family

ID=20226584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99123223A RU2169927C1 (en) 1999-11-05 1999-11-05 Device measuring frequency of sinusoidal signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2169927C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560145C1 (en) * 2014-05-27 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Frequency determining method for three-phase voltage
RU2562692C1 (en) * 2014-05-27 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Three-phase voltage frequency determination method
RU2668330C1 (en) * 2017-08-11 2018-09-28 Дмитрий Валерьевич Хачатуров Method for determining the basic frequency structural voltage of a power supply network

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560145C1 (en) * 2014-05-27 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Frequency determining method for three-phase voltage
RU2562692C1 (en) * 2014-05-27 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Three-phase voltage frequency determination method
RU2668330C1 (en) * 2017-08-11 2018-09-28 Дмитрий Валерьевич Хачатуров Method for determining the basic frequency structural voltage of a power supply network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5367200A (en) Method and apparatus for measuring the duty cycle of a digital signal
CA2550464C (en) High resolution time interval measurement apparatus and method
JPS5698660A (en) Frequency measuring device
RU2169927C1 (en) Device measuring frequency of sinusoidal signal
US3470471A (en) Polarity coincidence correlation method and apparatus for measuring electrical energy
RU2258231C2 (en) Device for measuring frequency of sinusoidal signal
RU96102639A (en) METHOD FOR DETERMINING THE DISTANCE TO THE DAMAGE PLACE AND THE LENGTH OF WIRES AND CABLES OF A ELECTRIC TRANSMISSION AND COMMUNICATION LINES AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2103696C1 (en) Method of measurement of quantity of dc electric energy
RU2231077C2 (en) Device for measurement of frequency of electric signals
RU1798727C (en) Method for object phase shift determining
SU139739A1 (en) Digital phase meter for measuring small phase shifts
SU756299A1 (en) Digital voltmeter
US4068171A (en) Frequency comparator
SU1485147A1 (en) Device for measuring angle of phase shift
SU834594A1 (en) Method of measuring signal phase
SU1102035A1 (en) Analog-to-digital converter with intermediate voltage-to-frequency conversion
SU659994A1 (en) Q-factor digital meter
SU920776A1 (en) Device for determining load voltage characteristic slope
SU779903A1 (en) Digital phase meter
SU1002979A1 (en) Interference-resistant digital phase meter
SU543885A1 (en) Digital phase meter
RU1795379C (en) Method of determination of difference of phases on high frequency
SU744997A2 (en) Frequency counter
SU1449953A1 (en) Apparatus for measuring induction of varying magnetic field
SU752185A1 (en) Phase measuring device