RU1797159C - Преобразователь частоты в код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов с частотных датчиков. .Изобретение позвол ет расширить функциональные возможности устройства за счет того, что в устройство , содержащее счетчики 1-4. цифровой компаратор 5. триггер 6, элемент 9 ИЛИ, делитель 10 частоты, генератор 11 опорной частоты, элементы 12 и 13 И, введены элемент 7 ИЛИ-НЕ, элемент 8 ИЛИ, элементы 14 и 15 И, реверсивный счетчик 16, дифференцирующий элемент 17. Введение этих блоков позвол ет расширить функциональные возможности устройства за счет возможности задани  коэффициента пропорциональности преобразовани , в частности, подключив шину 18 задани  коэффициента к выходной шине 19,выходной код св зан с входной частотой по квадратичной зависимости. 2 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов с частотных датчиков.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена временна  диаграмма работы устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема устройства.

Устройство содержит счетчик 1-4, цифровой компаратор 5, триггер 6, элемент 7 ИЛИ-НЕ, элементы 8, 9 ИЛИ, делитель 10 частоты, генератор 11 опорной частоты, элементы 12-15 И, реверсивный счетчик 16, дифференцирующий элемент 17, шины 18- 21 задани  коэффициента, выходна , синхронизации и входна  соответственно.

Диаграмма по сн ет работу преобразовател  частоты в код. На входную шину 21 устройства поступают импульсы Nf периодом следовани , равным периоду входной

частоты. При приходе очередного входного импульса в счетчик 2 с делител  10 начинают поступать импульсы Nf. После каждого этого импульса устройство производит деление посто нного числа 1 10Р на число импульсов NT, наход щихс  в данный момент в счетчике. Степень р (емкость счетчика 3) зависит от заданной точности делени . Необходимо отметить, что деление, т.к. подсчет суммы Ni+...+Np импульсов должно происходить за врем , меньшее периода следовани  импульсов NT. Таким образом, устройство сначала производит деление на 1, потом на 2, 3 и т.д. до тех пор, пока не придет очередной импульс Nf. При этом результат последнего делени  будет равен коду частоты следовани  входного Сигнала, т.к. в процессе делени  получаетс  число, обратно пропорциональное периоду следовани  импульсов Nf, который измер етс  известным методом: умножением периода

XI Ч XI

ОТ

ю

следовани  импульсов NT на их количество. При определенном соотношении параметров можно получать код, который непосред- ственно отражает величину частоты входного сигнала, т.е. численно равен этой величине.

Устройство работает следующим образом .

До момента прихода на шину 21 очередного импульса триггер 6 находитс  в состо нии , когда на его пр мом выходе О. На выходах элементов 12-14 логический О, на выходе элемента 8 и выходе элемента 17 логический О, а на выходах элементов 7 ИЛИ-НЕ, 9 ИЛИ. 15 И - логическа  1. На выходе последнего элемента лог. 1 получаетс  потому, что на выходе R счетчика 3 (вследствие его переполнени ) высокий потенциал . Счетчики 1,3,16 наход тс  в нулевом состо нии, в счетчике 2 - число, равное количеству импульсов генератора 11, пришедших в счетчик 2 через делитель 10 с момента прихода предыдущего импульса на шину 21. На выходах счетчика 4-код пр мо пропорциональный входной частоте, причем величина пропорции зависит от числа (коэффициента) на информационных входах реверсивного счетчика 16 (шина 18 устройства ). Так, например, если на шине 18 код единицы, то на шине 19 код пр мо пропорционален частоте, если на шине 18 код двойки , то на шине 19 величина кода в два раза больше, чем в предыдущем случае, если на шине 18 код тройки, то на шине 19 величина кода в 3 раза больше, чем в первом случае и т.п. Дл  определенности положим, что на шине 18 установлен код двойки.

Когда на шину 21 приходит очередной импульс, на выходе элемента 13 И формируетс  1, котора  поступает на шину 20 Синхронизаци  и на входы установки в ноль счетчиков 2, 3. Высокий потенциал на шине 20 Синхронизаци  информирует о возможности сн ти  кода входной частоты с выходов счетчика 4, т.е. с шины 19 устрой ства. Счетчик 2 обнул етс , в счетчике 3 подтверждаетс  0.

После окончани  действи  импульса на входной шине 21. на выходе элемента 12 И по вл етс  О, запрещающий снимать информацию с шины 19, счетчики 2.3 готовы к началу нового преобразовани . При по влении на выходе делител  10 импульса триггер 6 переходит в единичное состо ние, при этом 0й на его инверсном выходе подготавливает счетчик 16 к приему информации и формирует на выходе элемента 9 ИЛИ низкий потенциал, разрешающий запись информации в счетчик 1, а в счетчик 2 записываетс  1. Одновременно на входе

элемента 12 И по вл етс  1, разрешающа  прохождение импульсов с генератора 11 на входы счетчиков 1, 3. При записи одного импульса в счетчик 1, на выходе равнозначноети цифрового компаратора по вл етс  1й, котора  записываетс  в счетчик 4 и через элемент 9 ИЛИ обнул ет счетчик 1. После этого в счетчики 1, 3 с генератора .11 запишетс  еще один им0 пульс, после которого счетчик 1 оп ть обну- литс  и т.д. Это будет продолжатьс  до тех пор, пока счетчик 3 не накопит количество импульсов, равное его емкости, при этом на его выходе R сформируетс  импульс, кото5 рый поступит на вход элементов 14, 15 И и вход установки триггера 6 в ноль, при этом последний не изменит своего состо ни , т.к. на его тактовом входе О.

К этому моменту в счетчике 4 получи0 лось частное от делени  содержимого счетчика 3 на содержимое счетчика 2, Далее наличие высоких потенциалов на входах элемента 15 И приводит к по влению на его выходе 1, котора  поступит на вход зане5 сени  счетчика 16. Информаци  с шины 18 (код двойки) перепишетс  в счетчик 16, при этом на выходе элеме-нта 7 ИЛИ-НЕ по витс  О, который преп тствует прохождению сигнала через элемент 15 И и способствует

0 формированию на выходе элемента 14 И 1, котора  поступит на вычитающий вход счетчика 16 и уменьшит его содержимое на единицу. Так как триггер 6 не изменил своего состо ни  (единичного), то очередной

5 импульс с генератора 11 запишетс  в счетчики 1, 3, при этом на выходе R счетчика 3 по витс  О, а на выходе компаратора 5 по витс  1, котора  запишетс  в счетчик 4 и через элемент 9 ИЛИ обнулит счетчик 1.

0 После этого в счетчики Л, 3 с генератора 1 оп ть запишетс  импульс, и счетчик 1 снова обнулитс  и т.д. Это будет продолжатьс  до тех пор, пока счетчик 3 не накопит количество импульсов, равное его емкости, при этом

5 на его выходе R сформируетс  импульс, который поступит на входы элементов 14, 15 И и вход установки триггера 6 в ноль.

К этому моменту в счетчике 14 получилось удвоенное частное от делени  содер0 жимого счетчика 3 на содержимое счетчика 2. Далее, т.к. в счетчике 16 оставалась 1, то О с выхода элемента 7 ИЛИ-НЕ запрещает прохождение импульсов через элемент 15 и способствует прохождению импульса с вы5 хода R счетчика 3 через элемент 14 И на вычитающий вход счетчика 16, содержимое которого уменьшаетс  на единицу, при этом он переходит в нулевое состо ние, и на выходах элемента 7 ИЛИ-НЕ формируютс  единицы. С выхода элемента 17 1 через

элемент 8 ИЛИ поступает на вход синхронизации триггера б и переводит его в нулевое состо ние, а 1 с выхода элемента 7 ИЛИ- НЕ запретит прохождение импульсов через элемент 14 И. С инверсного выхода триггера 6 сигнал 1 поступит на вход установки счетчика 16 в ноль, обнулит его и запретит прием информации. Низкий потенциал с пр мого выхода триггера 6 запретит прохождение импульсов с генератора 11 через элемент 12 И на входы счетчиков 1, 3. Отметим , что в счетчике 4 по-прежнему осталось удвоенное частное отделени  емкости счетчика 3 на содержимое счетчика 2.

При/по влении следующего импульса на выходе делител  10, описанный процесс повтор етс , при этом, т.к. в счетчике 2 теперь будет записано два импульса, то деле- ние содержимого счетчика 3 будет происходить на два. Затем в счетчик 2 запи- шетс  три импульса и деление будет происходить на три и т. д. Это будет п родолжатьс  до тех пор, пока на входную шину 21 не придет очередной импульс. При этом, если импульс пришел раньше, чем закончилось очередное деление, то он не изменит состо ние системы, т.к. О с инверсного выхода триггера б запрещает прохождение импульса через элемент 13 И. При по влении на инверсном выходе триггера б единицы (де- ление закончено) на выходе элемента 13 И и шине 20 Синхронизаци  по вл етс  1. информирующа  о возможности сн ти  информации с шины 19 и перевод ща  счетчики 2, 3 в нулевое состо ние, на выходе элемента 9 ИЛИ по вл етс  1, котора  обнул ет счетчик 1. Система вернулась в исходное состо ние. Заметим, что длительность импульса на входной шине 21 должна быть больше времени делени , т.е. времени нахождени  триггера 6 в единичном состо нии . Таким образом, в момент по влени  на шине 20 Синхронизаци  единицы, в счетчике 2 формируетс  код, пр мо пропорциональный периоду входной частоты, а п

Claims (1)

1. Формула изобретени  Преобразователь частоты в код, содержащий генератор опорной частоты, делитель частоты, вход которого объединен с первым входом первого элемента И и подключен к выходу генератора опорной частоты , второй вход первого элемента И объединен с входом обнулени  первого счетчика и подключен к пр мому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента

   счетчике 4 формируетс  код, пр мо пропорциональный величине входной частоты и величине содержимого на шине 18, т.е. величина кода частоты умножаетс  на число , код которого установлен на входах 18 устройства. В случае необходимости код периода входной частоты можно снимать с выходов счетчика 2 одновременно с кодом входной частоты по сигналу 1 на шине 20 Синхронизаци .

   Если информационные входы вычитающего счётчика 16 поразр дно соединить с соответствующими выходами счетчика 4, то в счетчике 4 будет формироватьс  код, пр мо пропорциональный квадрату входной частоты . Действительно, т.к. величина кода счетчика 4 пропорциональна  не только коду входной частоты, но и коду на шине 18, то при соединении последних с шиной 19, в начале делени  (при первом переполнении счетчика) код частоты перепишетс  в реверсивный счетчик 16, а в конце делени  код частоты будет умножен на содержимое реверсивного счетчика 16, т.е. сам на себ .

   Изобретение позвол ет при малых аппаратурных затратах создать универсальное устройство, позвол ющее одновременно снимать коды периода и частоты , измен ть величину кода частоты и получать выходной код, пропорциональный квадрату входной частоты. Масштабирование кода целесообразно примен ть в приборах , которые имеют несколько диапазонов измерени . При переключении последних можно одновременно измен ть масштаб кода и тем самым стабилизировать выходную величину. Преобразователь с выходным кодом , пропорциональным квадрату входной частоты, удобно примен ть с датчиками, частота выходного сигнала которых пропорциональна корню квадратному измер емой величины, например, в вибрационных расходомерах . В этом случае, код на выходе преобразовател  будет измен тьс  линейно с измер емой величиной.

   ИЛИ, второй вход которого объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу равнозначности цифрового компаратора, (перва  и втора ),группа входов которого подключены к соответствующим выходам второго и третьего счетчиков соответственно, счетные входы второго и четвертого счетчиков объединены и подключены к выходу первого элемента И, счетный вход третьего счетчика объединен с S-вхо- дом триггера и подключен к выходу делител  частоты, входы установки в О третьего и четвертого счетчиков объединены и подключены к выходу второго элемента И, первый вход которого  вл етс  входной шиной, а выход- шиной готовность кода, выходы первого счетчика  вл ютс  выходной шиной устройства, выход переполнени  четвертого счетчика подключен к К-входу триггера, вход установки в О второго счетчика подключен к выходу первого элемента ИЛИ, отличающийс  тем, что, с целью расширени , функциональных возможностей , в него введены реверсивный счетчик, третий и четвертый элементы И. второй элемент ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ и дифференцирующий элемент, вход которого подключение выходу элемента ИЛИ-НЕ, а выход- к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делител  частоты, а выход соединен с тактовым входом триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу второго элемента И, первые и вторые входы третьего и четвертого элементов И соответственно объединены и подключены к выходу переполнени  четвертого счетчика и выходу элемента ИЛИ-НЕ соответственно , выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам вычитани  и занесени  реверсивного счетчика соответственно, информационные входы которого  вл ютс  шиной задани  коэффициента, либо подключены к соответствующим выходам первого счетчика , выходы подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ-НЕ, а вход установки в О подключен к инверсному выходу триггера.

   фиг.1