RU227036U1 - ANALOG FREQUENCY METER - Google Patents
ANALOG FREQUENCY METER Download PDFInfo
- Publication number
- RU227036U1 RU227036U1 RU2024110464U RU2024110464U RU227036U1 RU 227036 U1 RU227036 U1 RU 227036U1 RU 2024110464 U RU2024110464 U RU 2024110464U RU 2024110464 U RU2024110464 U RU 2024110464U RU 227036 U1 RU227036 U1 RU 227036U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- sampling
- shot
- integrator
- Prior art date
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения частоты сигнала произвольной формы. Устройство содержит компаратор, интегратор, блок выделения модуля, первый и второй одновибраторы, сумматор, блок выборки и хранения, гиперболический преобразователь и измерительный прибор, причем вход частотомера соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входами первого и второго одновибраторов и интегратора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с входом блока выборки и хранения, выход которого через гиперболический преобразователь соединен с измерительным прибором, а выходы первого и второго одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с управляющим входом блока выборки и хранения. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия устройства. 2 ил. The utility model relates to electrical measuring equipment and is intended for measuring the frequency of an arbitrary waveform. The device contains a comparator, an integrator, a module extraction unit, a first and second one-shot device, an adder, a sampling and storage unit, a hyperbolic converter and a measuring device, wherein the input of the frequency meter is connected to the input of the comparator, the output of which is connected to the inputs of the first and second one-shot devices, and the integrator, the output of which connected to the input of the module extraction block, the output of which is connected to the input of the sampling and storage block, the output of which is connected to the measuring device through a hyperbolic converter, and the outputs of the first and second monostables are connected, respectively, to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected to the control input of the sampling block and storage. The technical result of the claimed utility model is to increase the performance of the device. 2 ill.
Description
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения частоты сигнала произвольной формы.The utility model relates to electrical measuring equipment and is intended for measuring the frequency of an arbitrary waveform.
Известен аналоговый частотомер [Авторское свидетельство СССР №943595 МПК8 G01R 23/02, опубл. 15.07.1982 г.], содержащий гиперболический преобразователь, состоящий из N включенных параллельно RC-цепей, вход которого соединен с шиной опорного напряжения, входной формирователь, вход которого соединен с входной шиной, а выход подключен к входу управления аналогового ключа, запоминающий конденсатор, измерительный прибор, сумматор и одновибратор, а в гиперболический преобразователь введены N ключей, включенных параллельно конденсаторам RC-цепей, причем входы управления N ключей подключены через одновибратор к выходу входного формирователя, выход гиперболического преобразователя подключен к входу сумматора, выход которого через аналоговый ключ подключен к входу измерительного прибора, параллельно которому включен запоминающий конденсатор.A known analog frequency meter [USSR Author's Certificate No. 943595 IPC 8 G01R 23/02, publ. 07.15.1982], containing a hyperbolic converter consisting of N RC circuits connected in parallel, the input of which is connected to the reference voltage bus, an input driver, the input of which is connected to the input bus, and the output is connected to the control input of the analog switch, a storage capacitor, a measuring device, an adder and a one-shot, and N switches are introduced into the hyperbolic converter, connected in parallel with the capacitors of the RC circuits, and the control inputs of the N switches are connected through the one-shot to the output of the input driver, the output of the hyperbolic converter is connected to the input of the adder, the output of which is connected through an analog switch to input of the measuring device, in parallel with which a storage capacitor is connected.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения частоты из-за использования аппроксиматора в качестве гиперболического преобразователя. А увеличение количества ступеней аппроксимации с целью повышения точности измерения непременно ведет к увеличению громоздкости схемы и потере точности из-за большого числа неидеальных ключей, разброса и временного изменения параметров компонентов.The disadvantage of this device is the insufficient accuracy of frequency measurement due to the use of the approximator as a hyperbolic converter. And increasing the number of approximation steps in order to increase the measurement accuracy certainly leads to an increase in the bulkiness of the circuit and loss of accuracy due to the large number of non-ideal keys, scatter and temporary changes in component parameters.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является аналоговый частотомер [Патент на ПМ №169440 РФ, МПК G01R 23/00, опубл. 17.03.2017 г.], содержащий компаратор, интегратор, одновибратор, блок выборки и хранения, гиперболический преобразователь и измерительный прибор, причем вход частотомера соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входами одновибратора и интегратора, выход которого соединен с входом блока выборки и хранения, выход которого через гиперболический преобразователь соединен с измерительным прибором, а выход одновибратора соединен с управляющим входом блока выборки и хранения.The closest analogue to the proposed utility model is an analog frequency meter [Patent for PM No. 169440 of the Russian Federation, IPC G01R 23/00, publ. 03/17/2017], containing a comparator, an integrator, a one-shot device, a sampling and storage unit, a hyperbolic converter and a measuring device, wherein the input of the frequency meter is connected to the input of the comparator, the output of which is connected to the inputs of the one-shot device and the integrator, the output of which is connected to the input of the sampling unit and storage, the output of which is connected to the measuring device through a hyperbolic converter, and the output of the one-shot device is connected to the control input of the sampling and storage unit.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.
Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, особенно в переходных режимах.The disadvantage of this device is its low performance, especially in transient modes.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия устройства.The technical result of the claimed utility model is to increase the performance of the device.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный аналоговый частотомер, содержащий компаратор, интегратор, первый одновибратор, блок выборки и хранения, гиперболический преобразователь и измерительный прибор, причем вход частотомера соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входами первого одновибратора и интегратора, а выход блок выборки и хранения через гиперболический преобразователь соединен с измерительным прибором, дополнительно введены блок выделения модуля, второй одновибратор и сумматор, причем выход интегратора через блок выделения модуля соединен с входом блока выборки и хранения, управляющий вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго одновибратора, вход которого соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом сумматора.The specified technical result is achieved by the fact that in a known analog frequency meter containing a comparator, an integrator, a first monostable, a sampling and storage unit, a hyperbolic converter and a measuring device, the input of the frequency meter is connected to the input of the comparator, the output of which is connected to the inputs of the first monostable and integrator, and The output of the sampling and storage block is connected to the measuring device through a hyperbolic converter; additionally, a module selection block, a second one-shot and an adder are introduced, and the output of the integrator through the module selection block is connected to the input of the sampling and storage block, the control input of which is connected to the output of the adder, the second input of which connected to the output of the second one-shot, the input of which is connected to the input of the first one-shot, the output of which is connected to the first input of the adder.
Существенными отличиями предлагаемого частотомера является введение дополнительно блока выделения модуля, второго одновибратора, сумматора и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия частотомера.Significant differences of the proposed frequency meter are the additional introduction of a module selection block, a second one-shot unit, an adder, and the organization of new connections between the elements of the device. The combination of elements and connections between them ensures the achievement of a positive effect - increasing the speed of the frequency meter.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. The essence of the utility model is illustrated by drawings.
На фиг. 1 приведена функциональная схема аналогового частотомера; In fig. 1 shows a functional diagram of an analog frequency meter;
на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u7 и uвых.in fig. 2 - time diagrams of voltages u in , u 1 -u 7 and u out .
Устройство (фиг. 1) содержит компаратор 1, интегратор 2, блок выделения модуля 3, первый и второй одновибраторы 4 и 5, сумматор 6, блок выборки и хранения 7, гиперболический преобразователь 8 и измерительный прибор 9.The device (Fig. 1) contains a
Частотомер работает следующим образом. The frequency meter works as follows.
Входное напряжение uвх переменного тока произвольной формы с частотой ƒвх поступает на вход компаратора 1 (фиг. 2). На его выходе формируется напряжение прямоугольной формы u1 с одинаковой амплитудой u1m положительных и отрицательных импульсов, которое подается на входы интегратора 2 и первого и второго одновибраторов 4 и 5.Input voltage uin AC of arbitrary shape with frequency ƒin is supplied to the input of comparator 1 (Fig. 2). At its output, a rectangular voltage u 1 is formed with the same amplitude u 1m of positive and negative pulses, which is supplied to the inputs of
На выходе интегратора 2 формируется напряжение u2 треугольной формы с амплитудой, определяемой выражением:At the output of
где U1m - амплитуда выходного напряжения компаратора 1;where U 1m is the amplitude of the output voltage of
Т - период входного напряжения uвх;T - period of input voltage uin ;
ƒвх - частота входного напряжения uвх;ƒ input - frequency of input voltage u input ;
R - сопротивление резистора интегратора 2;R is the resistance of
С - емкость конденсатора интегратора 2.C is the capacitance of
Из выражения (1) видно, что амплитуда U2m выходного напряжения u2 интегратора 2 прямо пропорционально периоду T и обратно пропорционально частоте ƒвх входного напряжения uвх.From expression (1) it is clear that the amplitude U 2m of the output voltage u 2 of
Выходное напряжение интегратора 2 поступает на вход блока выделения модуля 3, на выходе которого формируется однополярное напряжение u3 треугольной формы амплитудой U2m и частотой 2ƒвх в два раза большей частоты ƒвх входного сигнала uвх (фиг. 2). Это напряжение u3 подается на вход блока выборки и хранения 7.The output voltage of
Одновременно одновибратор 4 формирует узкие импульсы u4 по спаду импульсов прямоугольной формы напряжения u1, а одновибратор 5 формирует узкие импульсы u5 по фронту импульсов прямоугольной формы напряжения u1. В сумматоре 6 выходные импульсы u4 и u5 одновибраторов 4 и 5 суммируются и полученные импульсы u6 подаются на управляющий вход блока выборки и хранения 7.At the same time,
Так как моменты времени прихода управляющих импульсов u3 всегда совпадает с амплитудными напряжения u3, а их длительность намного меньше периода Т, то постоянное напряжение u7, формируемое на выходе блока выборки и хранения 7 будет практически равно амплитудному значению U2m напряжения u3.Since the arrival times of control pulses u 3 always coincide with the amplitude voltage u 3 , and their duration is much less than the period T, the constant voltage u 7 generated at the output of the sampling and
Напряжение u7 с выхода блока выборки и хранения 7 поступает на вход гиперболического преобразователя 8, на выходе которого, как и в прототипе, формируется выходное напряжение частотомера:The voltage u 7 from the output of the sampling and
, ,
где - коэффициент пропорциональности.Where - proportionality coefficient.
Таким образом, на выходе частотомера формируется постоянное напряжение Uвых, пропорциональное частоте ƒвх входного сигнала произвольной формы. Измерительный прибор 9 регистрирует значение частоты ƒвх входного сигнала.Thus, a constant voltage U out is formed at the output of the frequency meter, proportional to the frequency ƒ in of the input signal of an arbitrary shape. Measuring
В связи с тем, что частота выборок блока выборки и хранения 7 в два раза выше, чем у прототипа, имеет место повышение быстродействия частотомера в два раза.Due to the fact that the sampling frequency of the sampling and
При практической реализации предлагаемого частотомера компаратор 1 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ) с двусторонним ограничителем напряжения на двух анодном стабилитроне в цепи его обратной связи. Интегратор 2 можно выполнить по известной схеме на ОУ с времязадающей RC-цепью. Блок выделения модуля 3 можно выполнить в виде двухполупериодного выпрямителя на ОУ по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 315, рис. 11.37). Одновибраторы 4 и 5 можно выполнить на микросхеме К561АГ1. Сумматор 5 представляет собой неинвертирующий сумматор на ОУ. В качестве блока выборки и хранения 7 можно использовать микросхему 1100СК2. Гиперболический преобразователь 8 можно выполнить по известной схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 260, рис. 10.1,6), использовав ОУ и перемножитель напряжений на микросхеме КР525ПС3. Измерительный прибор 9 представляет собой вольтметр постоянного тока, шкала которого проградуирована в герцах.In the practical implementation of the proposed frequency meter,
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU227036U1 true RU227036U1 (en) | 2024-07-02 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU943595A1 (en) * | 1980-12-16 | 1982-07-15 | Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева | Analog frequency meter |
SU1688179A1 (en) * | 1988-12-05 | 1991-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики | The 3-phase alternating-to-constant voltage instrument transducer |
US7444249B2 (en) * | 2005-04-15 | 2008-10-28 | Square D Company | Digital power metering system for reducing spectral leakage when determining the frequencies present in a power signal |
RU169440U1 (en) * | 2016-12-27 | 2017-03-17 | Евгений Борисович Колесников | ANALOGUE FREQUENCY METER |
RU187665U1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-03-14 | Евгений Борисович Колесников | ANALOGUE FREQUENCY METER |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU943595A1 (en) * | 1980-12-16 | 1982-07-15 | Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева | Analog frequency meter |
SU1688179A1 (en) * | 1988-12-05 | 1991-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики | The 3-phase alternating-to-constant voltage instrument transducer |
US7444249B2 (en) * | 2005-04-15 | 2008-10-28 | Square D Company | Digital power metering system for reducing spectral leakage when determining the frequencies present in a power signal |
RU169440U1 (en) * | 2016-12-27 | 2017-03-17 | Евгений Борисович Колесников | ANALOGUE FREQUENCY METER |
RU187665U1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-03-14 | Евгений Борисович Колесников | ANALOGUE FREQUENCY METER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100403037C (en) | Method and device for measuring AC electricity | |
RU227036U1 (en) | ANALOG FREQUENCY METER | |
CA1101081A (en) | Sample and hold frequency to voltage converter circuit | |
RU169440U1 (en) | ANALOGUE FREQUENCY METER | |
RU189666U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
EP0058050A1 (en) | Measuring method | |
KR19990044983A (en) | Effective value converter which can measure the effective value quickly | |
US3431490A (en) | Apparatus for indicating response of a circuit to an applied pulse | |
RU187665U1 (en) | ANALOGUE FREQUENCY METER | |
RU195861U1 (en) | AC / DC TRANSMITTER | |
RU189717U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE | |
US3564407A (en) | Apparatus for measuring the mean square value of an electrical signal from sampled signal magnitudes | |
RU222789U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU163230U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU187664U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU222700U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU213442U1 (en) | POWER FACTOR TO VOLTAGE CONVERTER | |
RU214610U1 (en) | ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER | |
RU168701U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU163765U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU213443U1 (en) | POWER FACTOR METER | |
RU223943U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU169243U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU222350U1 (en) | MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE | |
JPH0715490B2 (en) | Conductivity meter circuit |