MD1441Z - Generator de semnale periodice - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la domeniul echipamentului de control şi măsurare, şi poate fi utilizată în domeniile radiotehnicii, electronicii şi automatizării.Generatorul de semnale periodice conţine conectate în serie primul generator de impulsuri (1) cu frecvenţă reglabilă, un divizor de frecvenţă (2) şi un convertor de formă a semnalului (3), precum şi conectate în serie al doilea generator de impulsuri (4), un distribuitor de impulsuri (5), un contor de impulsuri (6), un registru (7) şi un indicator digital (8). Cea de-a doua ieşire a distribuitorului de impulsuri (5) este conectată la cea de-a doua intrare a registrului (7), iar cea de-a doua intrare a contorului de impulsuri (6) este conectată la ieşirea primului generator de impulsuri (1).

Description

Invenţia se referă la domeniul echipamentului de control şi măsurare şi poate fi utilizată în diverse domenii ale radiotehnicii, electronicii şi automatizării.

Este cunoscut un generator de semnale periodice, care conţine conectate în serie un generator de impulsuri (cu frecvenţă reglabilă), un divizor de frecvenţă şi un convertor de formă de semnal, a cărui ieşire este ieşirea dispozitivului [1, 2].

Dezavantajul lui este precizia scăzută a setării frecvenţei semnalului de ieşire în modul timpului real.

Acest dezavantaj se datorează faptului, că setarea frecvenţei semnalului de ieşire este efectuată utilizând o scală, gradată anterior după un contor de frecvenţă extern.

Cel mai apropiat de obiectul revendicat al acestei invenţii după esenţa tehnică şi rezultatul obţinut este generatorul de semnale periodice, care conţine conectate în serie primul generator de impulsuri (cu frecvenţă reglabilă), un divizor de frecvenţă şi un convertor de formă de semnal, a cărui ieşire este ieşirea dispozitivului, precum şi conectate în serie al doilea generator de impulsuri, un distribuitor de impulsuri şi contor de impulsuri, precum şi conţine un indicator digital [3].

Dezavantajul lui este precizia scăzută a setării frecvenţelor joase ale semnalului de ieşire în modul timpului real.

Aceasta este cauzată de două motive, enumerate mai jos.

În primul rând, măsurarea frecvenţei semnalului se face direct la ieşirea divizorului de frecvenţă, care în acest dispozitiv coincide cu frecvenţa semnalului de ieşire al generatorului. Intervalul de măsurare (timpul de măsurare a frecvenţei) în acest dispozitiv este setat rigid şi este egal cu 1 s. În contorul de impulsuri în această perioadă de timp se acumulează un număr de impulsuri Nx, care este numeric egal cu frecvenţa măsurată fx, şi anume acest număr şi este reflectat pe indicatorul digital. Este uşor de văzut, mai ales, dacă construiţi diagrame simple de timp, că eroarea de măsurare a numărului de impulsuri, acumulate în contor, este egală cu ΔNx = ±1 (impuls). Această eroare se numeşte eroare absolută de discretizare (comparare) şi rezultă din faptul, că durata intervalului-model de măsurare în cazul general nu coincide cu numărul întreg al perioadelor frecvenţei măsurate. Pentru frecvenţa de 50 Hz, utilizată în domeniul energetic, eroarea absolută de discretizare va fi egală cu ±1 Hz. Este evident, că eroarea relativă de discretizare în măsurarea frecvenţei va fi egală cu δd=1/fx. Pentru frecvenţa de 50 Hz această eroare va fi egală cu δd=1/50=0,02=2%. Pentru a măsura prin aceasta metodă frecvenţa 50 Hz cu necesară în energetică eroarea absolută de o sută de ori mai mică ±0,01 Hz (δd=1/5000=0,0002=0,02%), avem nevoie de o sută de ori mai mare interval de măsurare în 100 s. Acesta este un timp foarte mare, care nu este foarte aplicabil în practică chiar şi pentru măsurări de frecvenţă o singură dată, să nu mai vorbim de măsurarea frecvenţei în modul timpului real pentru reglarea lină şi ajustarea ei. În practică, chiar şi pentru măsurări de frecvenţă cu o singură dată, rareori este utilizat timpul de măsurare mai mare, decât 10 s.

În al doilea rând, procesele de măsurare a frecvenţei şi indicarea valorii măsurate în acest dispozitiv sunt separate în timp. Timpul de indicare a valorii măsurate a frecvenţei în acest dispozitiv este timpul dintre cele două intervale de măsurare adiacente. Acest timp se reglează manual în limitele (0,5...5) s. Astfel, ciclul de măsurare a frecvenţei în acest dispozitiv, care este egal cu suma timpului de măsurare şi timpului de indicare, poate varia în limitele (1,5...6) s. Acest fapt duce la încetinirea procesului de setare a frecvenţei din următoarele motive:

1) trebuie să aşteptaţi sfârşitul timpului de indicare a frecvenţei (care în acest dispozitiv este reglat de la 0,5 s până la 5 s);

2) în plus, trebuie să aşteptaţi sfârşitul timpului de măsurare a frecvenţei (1 s) pentru schimbarea indicaţiilor pe indicator digital;

3) inconvenienţa percepţiei indicaţiilor de pe indicator digital din cauza clipirii constante al lui, deoarece în timpul măsurării frecvenţei indicatorul digital se stinge.

Sarcina invenţiei este creşterea preciziei de setare a frecvenţelor joase în modul timpului real.

Această sarcină este rezolvată prin faptul, că generatorul de semnale periodice conţine conectate în serie primul generator de impulsuri (cu frecvenţă reglabilă), un divizor de frecvenţă şi un convertor de formă de semnal, a cărui ieşire este ieşirea dispozitivului, precum şi conectate în serie al doilea generator de impulsuri, un distribuitor de impulsuri, un contor de impulsuri, un registru şi un indicator digital, în plus, cea de-a doua ieşire a distribuitorului de impulsuri este conectată la cea de-a doua intrare a registrului, iar cea de-a doua intrare a contorului de impulsuri - la ieşirea primului generator de impulsuri.

Totalitatea elementelor oferă o creştere a preciziei setării frecvenţelor joase în timp real prin înlocuirea măsurării directe a frecvenţei semnalului direct la ieşirea dispozitivului cu o măsurare indirectă, şi anume cu o măsurare a unei frecvenţe mult mai ridicate, deja prezente în dispozitivul, care nu necesită echipamente suplimentare pentru formarea sa, şi, cel mai important, conexat rigid cu frecvenţa de ieşire a generatorului, de la care este format printr-un divizor de frecvenţă, precum şi prin combinarea în timpul procesului de măsurare a frecvenţei generatorului în ciclul curent cu procesul de afişare a valorii frecvenţei, măsurate în ciclul precedent.

În desen este prezentată diagrama funcţională a generatorului de semnale periodice revendicat.

Generatorul de semnale periodice conţine conectate în serie primul generator 1 de impulsuri (cu frecvenţă reglabilă), un divizor 2 de frecvenţă şi un convertor 3 de formă de semnal, a cărui ieşire este ieşirea dispozitivului. El de asemenea conţine conectate în serie al doilea generator 4 de impulsuri, un distribuitor 5 de impulsuri, un contor 6 de impulsuri, un registru 7 şi un indicator 8 digital. Cea de-a doua ieşire a distribuitorului 5 de impulsuri este conectată la cea de-a doua intrare a registrului 7, iar cea de-a doua intrare a contorului 6 de impulsuri este conectată la ieşirea primului generator 1 de impulsuri.

Prima intrare a contorului 6 de impulsuri este intrarea de comandă, iar a doua intrare - intrarea de numărare. Prima intrare a registrului 7 este informativă, iar a doua - de comandă.

Dispozitivul revendicat lucrează după cum urmează.

Generatorul 1 de impulsuri este un generator cu frecvenţă reglabilă. Impulsurile de ieşire a generatorului 1 cu frecvenţa fgen, trecând prin divizorul 2 de frecvenţă, ajung la intrarea convertorului 3 de formă de semnal. După transformarea la forma cerută, acestea ajung la ieşirea dispozitivului cu frecvenţa fout. Cu ajutorul elementului de reglare a frecvenţei generatorului 1 de impulsuri (de exemplu, a unui rezistor variabil), este setată frecvenţa semnalului periodic la ieşirea dispozitivului astfel, încât fout=fgen/k, unde k - coeficientul sumar de divizare dintre divizorul 2 de frecvenţă şi convertorul 3 de formă de semnal.

Trebuie remarcat faptul, că generatorul 1 de impulsuri poate avea propriul divizor de frecvenţă în compoziţia sa.

De la ieşirea generatorului 1 de impulsuri, semnalul de impuls cu o frecvenţă de k ori mai mare decât frecvenţa semnalului de ieşire al dispozitivului, ajunge la intrarea de numărare a contorului 6 de impulsuri pentru sumare. Timpul de numărare este determinat de generatorul 4 de impulsuri şi distribuitorul 5 de impulsuri. La sfârşitul timpului de numărare, impulsul de la distribuitorul 5 de impulsuri înregistrează în registrul 7 un număr, care este egal cu frecvenţa semnalului de ieşire a dispozitivului, înmulţită cu k. Conţinutul registrului 7 este indicat în mod continuu de indicatorul 8 digital şi se modifică doar la sfârşitul intervalului de măsurare cu valoarea schimbării frecvenţei semnalului de ieşire a dispozitivului, setată de operator. Nu există nicio stingere şi asociată cu el clipire a indicatorului 8 digital.

Dacă fgen=5000 Hz, k=100, fout=50 Hz şi intervalul de măsurare este egal cu 1 s, atunci la sfârşitul timpului de numărare în contorul 6 de impulsuri va fi salvat şi mai departe afişat prin registrul 7 pe indicatorul 8 digital numărul de impulsuri N=5000±1, ceea ce cu plasarea corespunzătoare a punctului zecimal va reflecta frecvenţa (50,00±0,01) Hz.

Dacă fgen=10000 Hz, k=200,fout=50 Hz şi intervalul de măsurare este egal cu 0,5 s, atunci la sfârşitul timpului de numărare în contorul 6 de impulsuri va fi salvat şi mai departe afişat prin registrul 7 pe indicatorul 8 digital numărul de impulsuri N=5000±1, ceea ce cu plasarea corespunzătoare a punctului zecimal va reflecta din nou frecvenţa (50,00±0,01) Hz.

Dacă fgen=20000 Hz, k = 400, fout=50 Hz şi intervalul de măsurare este egal cu 0,25 s, atunci la sfârşitul timpului de numărare în contorul 6 de impulsuri va fi salvat şi mai departe afişat prin registrul 7 pe indicatorul 8 digital numărul de impulsuri N=5000±1, ceea ce cu plasarea corespunzătoare a punctului zecimal va reflecta din nou frecvenţa (50,00±0,01) Hz.

Dacă fgen=200000 Hz, k=4, fout=50 Hz şi intervalul de măsurare este egal cu 1 s, atunci la sfârşitul timpului de numărare în contorul 6 de impulsuri va fi salvat şi mai departe afişat prin registrul 7 pe indicatorul 8 digital numărul de impulsuri N=50000±1, ceea ce cu plasarea corespunzătoare a punctului zecimal va reflecta deja frecvenţa (50,000±0,001) Hz, şi aşa mai departe.

Din aceste exemple se poate observa, că dispozitivul permite, cu parametrii corespunzători a generatorului 1 de impulsuri şi a divizorului 2 de frecvenţă, să reducă intervalul de măsurare de două sau mai multe ori fără pierderea preciziei de măsurare şi, de asemenea, permite de a varia în limite largi valorile preciziei de măsurare şi a intervalului de măsurare. Astfel, dispozitivul revendicat permite creşterea preciziei de setare a frecvenţelor joase în modul timpului real, adică rezolva sarcina invenţiei.

1. Kekesi Istvan. Digitalis szinuszgenerator, Hobby Elektronika, 2000, nr. 7

2. Kekesi Istvan. Digitalis szinuszgenerator, Hobby Elektronika, 2000, nr. 8

3. Ноздрачёв A. Графический генератор с цифровой индикацией частоты, В помощь радиолюбителю, вып. 115, 1992, с.7-26

Claims (1)

1. Generator de semnale periodice, care conţine conectate în serie primul generator de impulsuri (1) cu frecvenţă reglabilă, un divizor de frecvenţă (2) şi un convertor de formă a semnalului (3), precum şi conectate în serie al doilea generator de impulsuri (4), un distribuitor de impulsuri (5), un contor de impulsuri (6), un registru (7) şi un indicator digital (8), totodată cea de-a doua ieşire a distribuitorului de impulsuri (5) este conectată la cea de-a doua intrare a registrului (7), iar cea de-a doua intrare a contorului de impulsuri (6) este conectată la ieşirea primului generator de impulsuri (1).