Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.XI.1968 58726 KI, 74 b, 8/08 MKP G08c UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Konrad Dukiewicz, dr inz. Zygmunt Szwaja Wspólwlasciciele patentu: Politechnika Poznanska, Poznan (Polska) Zaklady Gazownictwa Okregu Poznanskiego, Poznan (Polska) Sposób pomiaru czestotliwosci i wykrywania wartosci progowych czestotliwosci oraz uklad do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru czestotliwosci i wykrywania wartosci progowych czestotliwosci oraz uklad do stosowania tego spo¬ sobu.Sposób i uklad wedlug wynalazku mozna porów¬ nywac ze znanym sposobem i ukladem polegaja¬ cym na ladowaniu kondensatora o pojemnosci C do wartosci napiecia wzorcowego Uwz, a nastepnie na jego rozladowaniu przez opór R, przy czym la¬ dowanie odbywa sie przez jeden, a rozladowanie przez drugi pólokres przebiegu harmonicznego, któ¬ rego czestotliwosc podlega badaniu.Srednia wartosc napiecia U*r uzyskiwanego na oporze R, przez który rozladowuje sie kondensa¬ tor C jest proporcjonalna do wartosci czestotliwos¬ ci f, co mozna wyrazic nastepujaca zaleznoscia Usr=UwzC • R • f. Czas pelnego naladowania i roz¬ ladowania sie kondensatora C, musi byc mniejszy od polowy okresu Tmln, odpowiadajacego maksy¬ malnej mierzonej czestotliwosci fmax badanego 1 przebiegu: Tmm =» ~i ¦ *max Przy zalozeniu, ze pelne naladowanie i rozlado¬ wanie odbywa sie w czasie równym 5 ¦ RC otrzy¬ mujemy nastepujacy wzór na wartosc srednia na- Uwz piecia: Usr°= tft# i, który oznacza, ze srednia xv lmax wartosc napiecia jest proporcjonalna do wartosci mierzonej czestotliwosci f, wspólczynnik propor- 10 15 20 25 30 cjonalnosci jest równy 'napieciu wzorcowemu Uw* podzielonemu przez dziesieciokrotna wartosc mie¬ rzonej czestotliwosci maksymalnej 10 •lmax.Jesli na przyklad mierzymy czestotliwosci w gra¬ nicach i min = 100 Hz do fmax = 1000 Hz, to przy Uwz = lQV, otrzymujemy wartosci napiecia równe odpowiednio Usr min =»= 0,1 V i Usrmax=lV. Tego rodzaju wartosci napiec sa niewystarczajace do wyzwolenia elementu o charakterystyce przekazni¬ kowej, którym w ukladach elektronicznych jest najczesciej przerzutnik Schmitta, Innym znanym sposobem jest usrednianie impul¬ sów prostokatnych otrzymywanych z ukladu mo¬ nostabilnego, co prowadzi do zwiekszenia wartosci sredniej napiecia. Wada tego sposobu jest to, ze impulsy nie moga nastepowac jeden po drugim, tak ze maksymalna uzyskiwana wartosc srednia jest w przyblizeniu równa 0,7 wartosci napiecia wzorcowego. Znane uklady do stosowania wymie¬ nionych sposobów skladaja sie ze wzmacniacza na¬ piecia zmiennego lacznie z ogranicznikiem ampli¬ tudy, którego wyjscie dolaczone Jest do wejscia ukladu monostabilnego.Na wyjsciu ukladu monostabilnego (multiwibra- tora) znajduje sie uklad usredniajacy impulsy pro¬ stokatne oraz wskaznik lub element progowy. In¬ nym ukladem pozwalajacym na uzyskiwanie wiek¬ szych srednich wartosci napiecia jest uklad z do¬ datkowym urzadzeniem w postaci wsnacniacza 58726s .-¦..*.¦¦' pradu stalego, wlaczonego miedzy uklad usred¬ niajacy a wskaznik lub element progowy.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad i nie¬ dogodnosci technicznych wystepujacych przy sto¬ sowaniu znanych sposobów i ukladów i stworze¬ nie (mozliwosci uzyskiwania wiekszych srednich wartosci napiecia i zwiekszonego przyrostu war¬ tosci sredniej na jednostke zmiany czestotliwosci, a tym samym stworzenie lepszych warunków, wy¬ starczajacych do wyzwalania elementów o charak¬ terystyce przekaznikowej.Istota sposobu wedlug wynalazku .polega na wy¬ tworzeniu impulsów prostokatnych o wysokosci od¬ powiadajacej napieciu wzorcowemu Uwz, usrednia¬ nych w znany sposób, ^a uzyskiwanych przez su¬ mowanie logiczne impulsów skladowych, wystepu¬ jacych bezposrednio po sobie, przy czym serie im¬ pulsów skladowych sa zapoczatkowane w momen¬ cie rozpoczecia kazdego okresu badanego przebie¬ gu harmonicznego. Wartosc srednia, uzyskiwa¬ nych z sumowania impulsów jest liniowo za¬ lezna od czestotliwosci, praktycznie w zakresie od zera do wartosci wzorcowej napiecia Uwz.Uklad do pomiaru czestotliwosci i wykrywania wartoscLprogowych, sklada sie z wzmacniacza prze¬ biegu harmonicznego lacznie z ogranicznikiem am¬ plitudy badanego przebiegu, polaczonego z ukladem rózniczkujacym a nastepnie z wejsciem pierwszego ukladu monostabilnego. Dalsze uklady monostabil- ne polaczone sa kaskadowo w ten sposób, ze wyj- -scie ukladu poprzedzajacego, poprzez uklad róz¬ niczkujacy, dolaczone jest do wejscia nastepujace¬ go po nim ukladu monostabilnego. Wyjscia z ukla¬ dów monostabilnych polaczone sa równiez z wej¬ sciami sum logicznych, których wyjscia nastepnie sa polaczone z ukladami usredniajacymi i dalej z wskaznikami lub ukladami progowymi.Zaleta sposobu i ukladu wedlug wynalazku jest mozliwosc dokonywania pomiarów czestotliwosci i wykrywania wartosci dla dowolnej liczby progów, jak równiez uzyskiwanie stosunkowo duzych war¬ tosci napiec, wystarczajacych do wyzwalania ele¬ mentów o charakterystyce przekaznikowej oraz mozliwosci wykrywania mniejszych wartosci cze¬ stotliwosci.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest uwidocznio¬ ne w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urza¬ dzenia, a fig. 2 przedstawia przebieg sygnalu wyjs¬ ciowego przyporzadkowanego odpowiedniemu syg¬ nalowi wejsciowemu.* Opis sposobu i budowy ukladu wedlug przy¬ kladowego rozwiazania wynalazku, zostanie przed¬ stawiony najkorzystniej na przykladzie dzialania.SygnaJ; informacyjny o czestotliwosci bedacej funk¬ cja mierzonego parametru, poprzez wzmacniacz Wj z ogranicznikiem amplitudy i obwód rózniczkuja¬ cy Rj wyzwala zboczem opadajacym, uklad mo¬ nostabilny Ml9 o odpowiednio przyporzadkowanym temu ukladowi czasie trwania bramki, czyli cza¬ sie trwania stanu niestabilnego. Pojawiajacy sie na jego wyjsciu a stan logiczny „1" wprowadzony jest na wejscia A poszczególnych sum logicznych 58726 * '' i , Si, S2 i S8, natomiast sygnal wyjscia b po zakon¬ czeniu cyklu pracy ukladu Mlf poprzez uklad róz¬ niczkujacy R2, wyzwala równiez zboczem opada¬ jacym kolejny uklad monostabilny M2.Jego wyjscie a polaczone jest z wejsciami B wszystkich ukladów sum logicznych, a wyjscie b podobnie jak poprzednie poprzez obwód róznicz¬ kujacy Rj, wyzwala nastepny uklad monostabilny M8. Podobnie uklad monostabilny M4 jest wyzwa¬ lany poprzez obwód rózniczkujacy R4.Opis odnosi sie do ukladu wykrywajacego trzy wartosci progowe czestotliwosci. Zwiekszajac licz¬ be wyzwalanych ukladów M oraz liczbe sum lo- 15 gicznych S, mozna opracowac uklad dla dowolnej liczby progów.Kazdorazowe wyzwolenie ukladu- Mr wywoluje kolejne wyzwalanie nastepnych ukladów M2, Ms i M4. Uzyskiwane stany logiczne „1" na wyjsciach a ukladów M daja na wyjsciu sumy Sx stan „1" o czasie trwania równym sumie czasów trwania bramek ukladów M± i M2. Na wyjsciu sumy S2 czas trwania stanu „1" jest równy sumie czasów trwania bramek ukladów Ml9 M2 i M8, a na wyjsciu 25 sumy S8 czas trwania stanu „1" jest równy sumie czasów trwania bramek ukladów Mlf M2, M8 r M4.Przebiegi napiec na wyjsciach sum Slt S2 i S8 sa nastepnie odwrócone w fazie przez jednostopniowe wzmacniacze W i usrednione ifiltrami dolnoprzepu- 30 stówymi F. Uzyskane napiecia srednie steruja wyjsciami trzech analogicznych ukladów progo¬ wych P nastawionych na okreslona wartosc pro¬ gu. W rezultacie sygnaly wyjsciowe sa uzaleznione od czestotliwosci sygnalu wyjsciowego w nastepu- 35 jacy sposób: ^ czestotliwosc sygnalu wejsciowego Stany wyjsc 12 3 40 f fpj < f < fPa 11 0 fp2 < f < fjp8 1 0 0 fp8 Okresowe wyzwalanie o czestotliwosci „f" daje na wyjsciach poszczególnych sum przebiegi pro¬ stokatne przedstawione na fig. 2. Poszczególne ko¬ lumny tego rysunku odpowiadaja róznym czesto- 50 lliwosciom sygnalu wejsciowego.Kolumna I przedstawia przdbieg odpowiadajacy sygnalowi wejsciowemu o czestotliwosci f nizszej od wartosci progu fpi, kolumna II odpowiada cze- w stotliwosci f, wyzszej od fpj a nizszej od fp2, ko¬ lumna III czestotliwosci f, wyzszej od fp2 a niz¬ szej od fp8, a kolumna IV odpowiada czestotliwos¬ ci f, wyzszej od fp8.Czestotliwosc progowa „fp!" równa sie odwrot- 60 nosci sumy czasów trwania bramek ukladów Mlf M2, M8 i M4, czestotliwosc progowa fp2 równa sie odwrotnosci sumy czasów trwania bramek ukla¬ dów — Mlt M2 i M,, a odpowiednio wartosc pro¬ gowa fp8 — jest równa odwrotnosci sumy czasów 85 trwania bramek ukladów — Mj i M2.58726 PL