SU1323974A2 - Способ определени частоты переменного напр жени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроиз- .мерительной технике,  вл етс  дополнительным изобретением к авт. св. № 1185260 и может быть использовано дл  измерени  частоты гармонического сигнала. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измер емых частот. Сущность предложенного способа состоит в том, что изменение эталонного промежутка времени осушест- вл етс  в зависимости от длительности полупериода контролируемого напр жени . Это позвол ет сохранить однозначную функциональную св зь между частотой и мгновенными значени ми контролируемого напр жени  при любой частоте. Устройство, реализующее способ, содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2-4 пам ти, генератор 5 импульсов, блоки 6 и 7 задержки, сумматор 8, делитель 9, цифроаналоговый преобразователь 10, функциональный преобразователь П. Дл  достижени  поставленной цели в устройство дополнительно введены формирователь 12 импульсов, генератор 13 тактовых импульсов, элемент ИЛИ- НЕ 14, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик 18, регистр 19 пам ти и блок 20 задержки. Устройство автоматически выбирает эталонные промежутки времени , что позвол ет произвести измерение в широком диапазоне частот и повысить точность. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. ю сл со ьо со со ho

Description

Изобре кчии с -тноси СИ к электроизмсри- те;1Ы1()Г| технике и .и) быть использовано Л,1Я измерени  чаетоп,: |-армонического си;-- iia.ia.

Цель изобретени  - раеширение диапазона измер емых чаетот.

Согласно предлагаемому енособу предварительно фиксируют длительность полу- периода контролируемого напр жени , а длительность эталонных промежутков времени выбирают пропорциональной длительности полупериода контролируемого напр жени , затем производ т измерение мгновенных значений контролируемого напр жени , фиксируют три из них U|, U2, U.i,

следующих через эталонные промежутки времени Л, а частоту f определ ют по формуле

г

п . arccos тг 2 Л2и.)

Сущность способа состоит в том, что изменение эталопного промежутка времени Л, осуществл егуюе в зависимости от длительности полупериода контролируемого напр жени , позвол ет сохранить однозначную функциональную св зь между частотой и мгновенными значени ми контролируемого напр жени  при любой частоте. Формулу дл  определени  частоты можно переписать в виде

cos2nfA u,(2)

При посто нном Д дл  обеспечени  однозначной св зи между f и и необходимо соблюдать услови 

2лА(«аксГмин): Д И

2:аД1мг,кс пл,(3)

где п 1,2,...

макс, Гмин - максимальна  и минимальна  частоты диапазона однозначного измерени  f.

При изменении Л пропорционально полупериоду контролируемого напр жени  услови  (3) выполн ютс  при любой частоте.

На фиг. 1 изображена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы , по сн ющие его работу в случае использовани  главного значени  функции arccos на интервале от л до 2л.

Устройство содержит аналого-цифровой нреобразователь (АЦП) I, первый 2, второй 3 и третий 4 регистры пам ти, генератор 5 импульсов, первый 6 и второй 7 блоки задержки , сумматор 8, делитель 9, цифроана- логовый преобразователь 10, функциональный преобразователь 1, формирователь 12 импульсов, генератор 13тактовых импульсов, элемент ИЛИ - НЕ 14, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик 18, четвертый регистр 19 пам ти и третий блок 20 задержки.

0

Выход . ХЦП 1 соединен с информациои- пым входом регистра 2 пам ти, информационный вход регистра 3 пам ти подключен к выходу регистра 2 пам ти, а выход -- к информационному входу регистра 4 пам ти,

вы.ход генератора 5 импульсов подключен к управл ющему входу .ЦП 1, к управл ющему входу регистра 4 пам ти, к входу регистра 16 сдвига и к входу блока 6 задержки, выход которого соединен с управл ющим вхоg дом рег истра 3 пам ти и с в.ходом блока 7 задержки. Выход блока 7 задержки соединен с управл ющим входом регистра 2 пам ти , входы сумматора 8 подключены к выходам регистров 2 и 4 пам ти, а выход --- к первому входу делител  9, второй вход ко5 торого подключен к выходу регистра 3 пам ти . Выход делител  9 соединеп с входом цифроапалогового преобразовател  10, вы-- ход которого подключен к входу фупкцио- нального преобразовател  11, первый и второй выходы регистра 16 сдвига соединены с входами элемента ИЛИ - НЕ 14, выход которого подключен к первому входу элемента И 15 и к входу сброса счетчика 18, третий выход регистра 16 сдвига соединен с информационным входом триггера 17 и с вхо5 дом запрета цифроапалогового преобразовател  10. Вход формировател  12 импульсов подключен к входу АЦП 1, а выход - к второ.му входу элемента И 15 и к тактовому входу триггера 17, выход которого соединен с третьим входом элемента И 15. Выход эле0 мента И 15 подключен к входу разрешени  счета счетчика 18 и к входу управлени  генератора 5 импульсов и через блок 20 задержки - к входу управлени  регистра 19 пам ти. Выход счетчика 18 соединен с информационным входом регистра 19 пам ти,

5 выход которого подк;почен к информационному входу генератора 5 импульсов, а генератор 13 тактовых импульсов подключен к тактовому входу счетчика 18, выход которого  вл етс  вторым выходом устройства,

Q Устройство работает следующим образом. Началу цикла измерени  соответствует присутствие «I на третьем выходе регистра 16 сдвига и нулевое состо ние счетчика 18. Тогда па первом входе элемента И 15 имеетс  «1, а па втором и третьем

5 входах -- «О. Контролируемое напр жение подаетс  на вход АЦП 1 и формировател  12 импульсов. Последний вырабатывает пр моугольные импульсы при положитель- пых полуволнах входного напр жени . Фронтом импульса ифи (момент времени to) «1,

0 присутствующа  на информационпом входе триггера 17, передаетс  на его выход и на всех трех входах элемента И 15 имеетс  «1, а счетчику 18 разрешаетс  счет импульсов, поступающих от генератора 13 тактовых импульсов . «1 с выхода элемента И 15 через

5 блока 20 задержки ставит в «О регистр 19 пам ти. По окончании положительного полупериода контролируемого напр жени  (момент времени ti на фиг. 2) на выходе элемента И 15 но вл етс  «О и счет импульсов прекращаетс . Накопленное в счетчике 18 количество импульсов пропорционально длительности полупериода контролируемого напр жени . Логическим нулем с вы.хода элемента И 15 запускаетс  генератор 5 импульсов . Частота импульсов, вырабатываемых генератором 5 импульсов, задаетс  управл ющим кодом, поступающим на его информационный вход. Поскольку на его информационном входе присутствует «О, то генератор 5 импульсов сразу вырабатывает первый импульс. Нулем, поступающим от элемента И 15 на управл ющий вход регистра 19 пам ти через блок 20 задержки (блок 20 задержки обеспечивает небольп ую задержку времени, достаточную дл  выработки первого импульса генератором 5 импульсов) содержимое счетчика 18 переписываетс  в регистр 19 пам ти. Теперь эталонные промежутки времени А задаютс  содержимым регистра 19 пам ти, т.е. они пропорциональны длительности полупериода контролируемого напр жени . Первый импульс генератора 5 импульсов перемещает «1 в регистре 16 сдвига с третьего выхода на первый его выход. На выходе элемента ИЛИ - НЕ 14 по вл етс  «О, который сбрасывает в нуль счетчик 18 и удерживает в нулевом состо нии выход элемента И 15. Это его состо ние сохран етс  и после по влени  второго импульса от генератора 5 импульсов (момент времени {), когда «1 перемещаетс  на второй выход регистра 16 сдвига. Фронтом импульса, вырабатываемого формирователем 12 импульсов (в промежутке времени ti-12), в триггер 17 заноситс  «О, присутствующий на информационном входе триггера 17 от третьего выхода регистра 16 сдвига. Третий импульс генератора 5 импульсов перемещает «1 на третий выход регистра 16 сдвига. С поступлением фронта следующего импульса от формировател  12 импульсов описанный цикл повтор етс . Триггер 17 исключает возможность неправильной оценки длительности полупериода контролируемого напр жени , если его положительна  полуволна по вл етс  раньше, чем третий импульс от генератора 5 импульсов. Тогда следующий цикл измерени  начинаетс  со следующего импульса , вырабатываемого формирователем . 12 и.мпульсов.

В момент по влени  каждого импульса на выходе генератора 5 импульсов производитс  аналого-цифровое преобразование контролируемого напр жени  и последовательное перемещение информации при помощи блоков 6 и 7 задержки из регистра 3 пам ти в регистр 4 пам ти, из регистра 2 пам ти в регистр 3 пам ти и из АЦП 1 в регистр 2 пам ти. Тогда значение и i хранитс  в регистре 4 пам ти, Ua - в регистре 3 пам ти и из - в регистре 2 пам ти. Следовательно , на выходе сумматора 8 имеетс 

„

значение Ui-f- u.j, которое подаетс  на один из в.ходов делител  9. Последний производит преобразование входных сигналов в соответствии с выражением

UllNX

(4)

Результат делени  цифроаналоговым и функциональным преобразовател ми преоб- 10 разуетс  согласно выражению

ипых. arccos

Ui+ u.j 2U2

(5)

В дальнейщем частоту можно опреде- лить по соотнощению (1), использу  выходные сигналы функционального преобразовател  1 1 и счетчика 18.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным, которое имеет ограниченный частотный диапазон, поскольку функци  arccos  вл етс  периодической, автоматически выбирает значение Д, что позвол ет производить измерени  в щироком диапазоне частот, причем выбор ветви (диапазона) функции arccos определ ет быстродействие и точность измерени , например, с увеличением Д (при фиксированной частоте) быстродействие уменьщаетс , а точность увеличиваетс .

30

Claims (2)

1.Способ определени  частоты переменного напр жени  по авт. св. N° 1185260, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона частот, предварительно фиксируют длительность полупериода контролируемого напр жени , а длительность эталонных промежутков времени выбирают пропорциональной длительности полупериода контролируемого напр жени .

2.Устройство дл  определени  частоты 0 переменного напр жени  по авт. св.

№ 1185260, отличающеес  тем, что с целью расщирени  диапазона частот, в него введены формирователь импульсов генератор так- TOBbix импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, регистр сдвига, триггер, счетчик,

5 третий блок задержки, четвертый регистр пам ти, при этом генератор импульсов дополнительно снабжен информационным входом и входом управлени , а цифроанало- говый преобразователь снабжен входом запрета , причем выход генератора импу. ш- сов соединен с входом регистра сдвига, первый и второй выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ, а выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом эле.мента И и с входом сброса счет5 чика, третий выход регистра сдвига подключен к информационному входу триггера и к входу запрета цифроаналогового преобразовател , вход формировател  импульсов

0

подключен к входу аналого-цифрвого пре- образовате п , а выход - к второму входу элемента И и к тактовому триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И, выход элемента И соединен с входом разрешени  счета счетчика, входом управлени  генератора импульсов и через третий блок задержки - с входом управлени  четвертого регистра пам ти, выход счетчика тюдключен к информационному входу четвертого регистра пам ти, выход которого подключен к информационному входу генератора импульсов, а генератор тактовых импульсов соединен с тактовым входом счетчика, выход которого  вл етс  вторым выходом устройства.

cpaaZ