CS260437B1 - Zapojení pro synchronní měření kmitočtu - Google Patents

Abstract

Účelem zapojení je odstranit kolísání údaje vyjadřujícího velikost měřeného kmitočtu, ke kterému dochází v důsledku fázové inkoherence měřeného a měřicího signálu. Časový úsek čítání v měřicím čítači se otvírá měřeným kmitočtem X. Při číselné indikaci nedochází ke kmitání poslední číslice, při zápisu tiskárnou nedochází ke změně údaje, nebo je údaj možno použít pro řízení servosmyčky, která má snížený příkon, menší opotřebení a odstraněné kmitání.

Description

Vynález se týká zapojení pro synchronní měření kmitočtu, které odstraňuje kolísání údaje vyjadřující velikost měřeného kmitočtu způsobené fázovou inkoherencí měřeného a měřicího signálu.

U doposud známých zapojení pro měření kmitočtu čítačovou metodou v důsledku fázové inkoherence (skutečnosti, že měřicí a měřený signál jsou vzájemně asynchronní) měřeného a měřicího signálu (měřicí periody s definovanou délkou), hodnota bitu s nejnižší váhou kolísá mezi logickou nulu a logickou jednotkou, v důsledku toho číslo Nf vyjadřující hodnotu měřeného kmitočtu kolísá v rozmezí jednotky neinižšího řádu.

Pří číselné indikaci údaje uvedený fakt způsobuje nepříjemné blikání posledního čísla. Při použití čísla jako řídicí veličiny, např. v servomechanismů zajišťujícím analogovou indikaci kmitočtu, způsobují periodické změny údaje nadměrné opotřebení všech mechanických dílů (motor, převodv, uložení, ložiska) a zvýšení odběru energie. Nepříjemný subjektivní vjem trvá i při analogovém způsobu indikace. Uvedená nevýhoda se dá částečně potlačit zvětšením počtu čítaných impulsů měřeného kmitočtu, tj. zvětšením kapacity čítače a vyloučením nejnižšího bitu z dalšího použití (zpracování).

Větší počet impulsů lze získat —- bud prodloužením doby měření (měřící periody), čímž se prodlužuje doba reakce (zhoršují se dynamické parametry) soustavy, která využívá údaj kmitočtu, nebo adekvátním zvětšením kmitočtu v násobiči kmitočtu s fázovým závěsem, což s sebou přináší obvodové komplikace, výrazné zvětšení složitosti zapojení a zavedení prostředků analogové techniky, do jinak zcela číslicově koncionovaného řešení. Nemusí být zaručena funkce v požadovaném teplotním rozsahu. Potlačení se projeví pouze tím, že se zvětší perioda, se kterou údaj kolísá.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro synchronní měření kmitočtu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstup děliče je propojen na výstup prvního dekodéru a další vstup děliče je propojen na výstup druhého dekodéru. První součinové hradlo má na vstup připojen výstup děliče a na další vstup přívod měřeného kmitočtu. Výstup prvního součinového hradla je připojen na vstup klopného obvodu a další vstup klopného obvodu je připojen k výstupu druhého dekodéru. Výstup klopného obvodu je připojen ke vstupu druhého součinového hradla a také ke vstupu hlavního děliče.

Výhoda zapojení spočívá v tom, že odstraňuje kolísání údaje vyjadřujícího velikost měřeného kmitočtu, k němuž dochází v důsledku fázové inkoherence měřeného a měřicího signálu. Obvod představuje doplněk u většího systému pro měření kmitočtu a jeho indikaci, využívá signály existující v tomto systému a zachovává časovou a teplotní stabilitu původního systému. Např. při číselné indikaci měřeného údaje nedochází k blikání poslední číslice, při zápisu tiskárnou nedochází ke změně údaje, stejně tak při použití čísla jako řídicí veličiny v servomechanlsmu nedochází k opotřebování jeho mechanických dílů a zvýšení odběru energie.

Na přiloženém výkresu je znázorněno v blokovém schématu zapojení pro synchronní měření kmitočtu podle vynálezu.

Výstup 11 generátoru 1 měronosného kmitočtu řízeného piezoelektrickým výbrusem je propojen na vstup 21 předděliče 2. Výstup 22 předděliče 2 je propojen jednak na vstup 31 vedlejšího (podružného) děliče 3, jednak na vstup 41 hlavního děliče 4. Výstup děliče 3 je propojen na vstup prvního dekodéru 5. Výstup děliče 4 je propojen na vstup druhého dekodéru B. Výstup 51 prvního dekodéru 5 je propojen na vstup 71 děliče 7. Další vstupy prvního dekodéru 5 poskytující řídicí signály (v konkrétní aplikaci pro řízení krokového motoru) jsou propojeny na zbylé obvody systému. Vstup 72 děliče 7 pro asynchronní nulování je propojen na výstup 62 druhého dekodéru. Výstup 73 posledního vnitřního klopného obvodu děliče 7 je propojen na vstup 81 prvního součinového hradla 8. Na druhý vstup prvního součinového hradla 8 je propojen signál X o měřeném kmitočtu. Výstup prvního součinového hradla 8 je propojen na hodinový vstup 01 klopného obvodu 0 řízeného hranou. Vstup 92 pro asynchronní nulování je propojen na výstup 62 druhého dekodéru 6. Výstup 93 klopného obvodu 9 je propojen jednak na řídicí vstup 42 pro blokování funkce hlavního děliče 4, jednak na vstup 101 druhého součinového hradla 10, jehož druhý vstup 102 je propojen na vstup signálu X o měřeném kmitočtu. Výstup 103 druhého součinového hradla 10 je propojen na vstup 112 měřicího čítače 11. Vstup 111 pro asynchronní nulování je propojen na výstup 62 druhého dekodéru 6. Výstup čítače 11 je propojen na vstup paměti 12, jejíž vstup 121 pro řízení zápisu je propojen na výstup 61 druhého dekodéru 6.

Funkce zapojení podle vynálezu je následující. Úplné potlačení jevu se dosahuje synchronizací měřeného a měřicího signálu. Jako zdroj měrného signálu je použit spouštěný monostabilní klopný obvod, u kterého není zajištěna dostatečná stabilita doby kyvu pro přesná měření kmitočtu.

Doba měření (měřicí interval), tj. doba, po kterou je otevřeno druhé součinové hradlo 10 pro impulsy signálu X měřeného kmitočtu a po kterou tyto Impulsy čítá měřicí čítač 11, je vymezena překlopením klopného obvodu 9 do aktivního stavu (začátek měření) a impulsem Z pro zápis (konec měření), po němž bezprostředně následuje nulovací impuls N pro vynulování měřicího čítače 11.

Oba impulsy generuje druhý dekodér 6 po vyhodnocení řízeného děliče 4. Počátek měřicího intervalu a tím i měřicí signál, je synchronizován se vstupním měřeným signálem X, neboť k překlopení klopného obvodu 9 dojde působením hrany nejbližšího impulsu X po skončení předešlé měřicí periody, kdy byl klopný obvod 3 vynulován.

Překlopení klopného obvodu 9 může být způsobeno v případě absence vstupního signálu X rovněž výstupním impulsem děliče 7, jenž čítá impulsy některého z interních řídicích signálů systému, vytvářených v prvním dekodéru 5. Podílem kmitočtu řídicího signálu z výstupu 51 a dělicího poměru děliče 7 je určen minimální kmitočet signálu X, který bude měřen synchronně. Pokud maximálně do doby určené jako převrácená hodnota tohoto kmitočtu nepřijde impuls ze vstupu X, bude překlopen klopný Obvod 9 impulsem z děliče 7. Tímto způsobem je zajištěna detekce nulové hodnoty kmitočtu.

Výstup klopného obvodu 9 slouží současně pro hradlová ní měřených impulsů X a pro řízení běhu hlavního děliče 4. Funkce děliče 4 je mezi jednotlivými měřicími intervaly blokována tak, aby byl schopen za37 hájit svoji činnost, tj. dělením vstupního kmitočtu vytvořit měřicí periodu požadované délky, okamžitě s příchodem nejblíže příchozího vstupního impulsu X. Zbývající obvody zapojení mají funkci obdobnou s obvody ve standardním zapojení.

Tj.: Krystalový oscilátor 1 poskytuje časově i teplotně stabilní opěrný kmitočet. V předděliči 2 je tento kmitočet vhodně snížen tak, aby vyhovoval oběma následujícím děličům 3 a 4. Dekodéry 5 a íj vytvářejí požadované řídicí signály dekódováním vhodných stavů vnitřních klopných obvodů, jež jsou součástí děličů 5 a 6. Impuls Z slouží k přepisu stavu měřicího čítače 11 do vyrovnávací paměti 12 na konci měřicího intervalu. Bezprostředně poté je čítač 11 vynulován nulovacím impulsem N.

Na výstupu paměti 12 je binární číslo N_f reprezentující v požadovaném kódu velikost měřeného kmitočtu.

Zapojení pro měření kmitočtu podle vynálezu je možno využít jako doplňku většího systému pro měření a indikaci kmitočtu, při zachováni časové a teplotní stability původního systému, kdy měřený údaj je zapisován tiskárnou nebo indikován displejem a hlavně tam, kde se měřený údaj dále používá jako řídicí veličina, např. v servomechanismu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení pro synchronní měření kmitočtu, kde generátor řídicího kmitočtu je výstupem propojen na vstup předděliče, jehož výstup je propojen se vstupem vedlejšího děliče a dále je výstup propojen na vstup hlavního děliče, výstup vedlejšího děliče je propojen se vstupem prvního dekodéru, výstup hlavního děliče je připojen ke vstupu druhého dekodéru a jeho výstup je připojen ke vstupu paměti, jejíž vstup je napojen na výstup měřicího čítače, jehož jeden vstup je propojen s výstupem druhého dekodéru a druhý vstup měřicího čítače je připojen k výstupu druhého součinového hradla, jehož jeden vstup je připojen k měřenému kmitočtu, vyznačený tím, že vstup (71) děliče (7) je propojen na výstup (51) prvního dekodéru (5) a vstup (72) děliče (7) je propojen na výstup (62j druhého dekodéru (6), přičemž první součinové hradlo (8) má na vstup (81) připojen výstup (73) děliče (7) je propojen na výstup (51) prvního měřeného kmitočtu a jeho výstup (83) je připojen· na vstup (91) klopného obvodu (9), další vstup (92) klopného obvodu (9) je připojen k výstupu (62) druhého dekodéru (6) a výstup (93) klopného obvodu (9) je připojen ke vstupu (101) druhého součinového hradla (10) a na vstup (42) hlavního děliče (4).