SU1765779A1 - Цифровой частотомер - Google Patents

Description

(21Т4 5Т646/2Г

(22) 19.07.90

(46)30.0992. Бюл. №36

(72) B.H Чинков, Ю А Немшилов и В.А.Берна ДсЯСий

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1307365 кл G 01 R 23/00, 1987.

ЗЦ С t м o-d .,„

АЭ ЬЯЙйй-S5 4-sj s -ise4b- i«Q $э

WH SS I 61 i - 5

кмз«( Э Т te

JPifc- u« jOi«,s,. SK. ,% J J , fe

«r . -мерфгг

3--fe f

Йзоор етён йе относитс  к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и контро- л  ПГсШтеГШГочЗетЬт Гга-рмой й ескйх сйЯгаИЗб. :

1 Гель Т1з6 брётенш  - повышение точно- стй1л быстродействи  измерений

На чертеже изображена структурна  схШ§ 1п ё 4л аТалё м огЪ цифрового частотоме it a , «Л. fviv« ., i

pa.

Вход частотомера соединен с первым, си т ньТ вхе ДЪм а йа Л61-6-аифрового преобразоЪател  (АЦП) 1 и с входом нуль-органа 2, выход которого подключен к входу умн1&Ш е л Г 3 частоты и к первому входу блока 4 управлени  Выход умножител  3 час РьГбб-ёдШеТГе о дой йЬЙёрИлтел  5

-. ЛЯ% RB 4i |S- 1 14в-ш« .Ј. г t 3 -4J y --ч. -.

временного интервала и первым входом элШ ё Й Ь И 6, второй вход которого подключен к в В о у блока 4 управлени , а выход И 6 соединен с вторым входом, вхВдрРЖус КЦГ 1 и счётным входом 7 вьГборок Первый выход, выход КонеиГпрео б разован и , АЦП 1 и второй, инф 5 рм ацйбнныи или кодо вьГй, выход АЦП 1 подключены соответственно к первому и

iair ii«r t « Й- , J- 1ЧЙЦ& ,1-J1-O

(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР (57) Применение: изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и контрол  частоты низкоч асТот ны гармонических сигналов Цифровой частотомер содержит аналого- цифровой преобразователь 1 нуль-орган 2 умйВжйтель 3 частоты, элемент И 6, счетчик 7 выборок, измеритель 5 временного интер- saiia, блок 4 управлени , микропроцессорный вы числитель 8, блок 9 индикации 1 ил

-ч o.«r.urt .

С «

4. С ,-

&

уч.сл. ,«s«- --б-А Е, 1-&4ТС ЦК- & АЧА-IW- j.

«3W4f .sftfettat

i.j-t . Si

- - . «ч . кл«й 8« Л4аА( гйлгг-Лйй;-, в4 г

Г - ib4- - f ч S второму входам микропроцессорного вы- чиcлиfeл  8, а первый, информационный или кодовый, выход и второй выход выход займа или выход обнулени  (переполнени ), счётчика 7 выборок - соответственно к третьему и четвертому входам м икропро- цессорного вычислител  8, который своим п тым входом соединен с выходом измерител  5 временного интервала, первым выходов - с входом блока 9 индикации и вторым выходом - с вторьТм входом блока 4 управлени , третий вход которого соединен с вторым выходом счетчика выборок.

Блок 4 управлени  содержит элемент 1/1 10, триггеры 11, 12, элемент 13 задержки, формирователь 14 импульса, элемент ИЛИ 15, переключатель 16 Режим работы и кнопку 17 Пуск Первый вход блока 4 управлени  подключен к первому входу эле- И 10, второй вход которого соединен с пр мым выходом триггера 11, а выход эле- Тиента И 10-с S-входом триггера 12 Пр мой выход триггера 12 подключен к выходу блока 4 управлени  и к R-входу триггера 11, S-аход которого подключен через последовательно соединенные элемент 13 задержч Ё

XI

О

ел

XI XI

Ю

ки и формирователь 14 импульса к выходу элемента ИЛИ 15. Выход формировател  14 импульса подключен к шине сброса (цепи сброса на чертеже не показаны, чтобы не загромождать схему). Трехвходовый элемент ИЛИ 15 своим первым входом соединен с кнопкой 17 Пуск, вторым входом - с входом прибора Внешний запуск и третьим входом - с первым неподвижным контактом переключател  16 Режим работы, второй неподвижный контакт которого разомкнут , а подвижный контакт  вл етс  вторым входом блока 4 управлени .

Цифровой частотомер работает следующим образом.

Входной сигнал U(t) подаетс  на первый , сигнальный, вход АЦП 1 и на вход нуль- органа 2, АЦП 1 находитс  в ждущем режиме, на выходе нуль-органа 2 формируютс  импульсы в моменты перехода напр жени  U(t) через одноименные нулевые значени , например из отрицательной области в положительную. Эти импульсы поступают на умножитель 3 частоты и по первому входу блока 4 управлени  на первый вход элемента И 10, который закрыт по второму входу сигналом низкого уровн  с пр мого выхода триггера 11. На выходе умножител  3 частоты образуетс  последовательность импульсов, частота следовани  которых в п раз больше частоты входного сигнала. Эти импульсы в рабочем режиме подаютс  на второй вход, вход запуска, АЦП 1 и тем самым обеспечиваетс  п точек отсчета мгновенных значений напр жени  U(t), равномерно расположенных по его периоду Т, т.е. интервал (или период) дискретизации Д t Т/n. Дл  расширени  частотного диапазона может использоватьс  дискретизаци  не за один период сигнала, а с распределением моментов дискретизации по периодам, через один или несколько, с применением цифровых дискретизаторов сигналов. Импульсы с выхода умножител  3 частоты поступают на первый вход элемента И 6, который в исходном состо нии закрыт по второму входу сигналом низкого уровн  с пр мого выхода триггера 12, и на измеритель 5 временного интервала, в котором осуществл етс  измерение интервала дискретизации At и преобразование его в пропорциональный код, который по п тому входу микропроцессорного вычислител  8 записываетс  в его ОЗУ.

Прибор имеет три режима работы: одиночный , автоматический и внешней запуск.

Рассмотрим работу прибора в режиме одиночного или ручного запуска и дискретизации сигнала за один период, что не мен ет существа изобретени . В этом режиме переключатель 16 Режим работы устанавливаетс  в положение П, запуск прибора осуществл етс  кнопкой 17 Пуск. При ее

нажатии на выходе формировател  14 импульса генерируетс  импульс, который по шине сброса поступает на установку измерител  5 временного интервала, микропроцессорного вычислител  8 и счетчика 7

0 выборок и триггеров 11, 12 в исходное состо ние , а затем через элемент 13 задержки - на S-вход триггера 11, переключа  его в единичное состо ние. Сигналом высокого уровн  с пр мого выхода триггера 11 откры5 ваетс  элемент И 10 по второму входу, и первый же импульс с выхода нуль-органа 2, поступающий после этого, проходит через элемент И 10 на счетный S-вход триггера 12, устанавлива  его в единичное состо ние.

0 Сигналом высокого уровн  с пр мого выхода триггера 12 открываетс  по второму входу элемент И 6, а триггер 11 по R-входу возвращаетс  в исходное, нулевое, состо ние , закрыва  элемент И 10 по второму вхо5 ду.

Выходные импульсы нуль-органа 2 проход т через открытый элемент И 6 на второй вход, вход запуска, АЦП 1 и на счетный вход счетчика 7 выборок. С поступлением каждо0 го импульса запуска с выхода элемента И 6 АЦП 1 переводитс  в рабочий режим, на его втором, информационном, выходе образуютс  двоичные коды мгновенных значений U(tq) UqjB MOMeHTbi дискретизации

5 tq At-q, q 1,n, задаваемые импульсами запуска. Эти коды импульсом Конец преобразовани , поступающим с первого выхода АЦП 1 на первый вход, вход записи, микропроцессорного вычислител  8, записывают0 с  по второму входу, входу данных, в ОЗУ микропроцессорного вычислител  8. Адреса записываемых кодов Uq задаютс  выходным кодом с первого, информационного или кодового выхода счетчика 7 выборок, пода5 ваемым на третий, адресный, вход микропроцессорного вычислител  8. Счетчик 7 выборок служит также дл  задани  п отсчетов или выборок мгновенных значений Uq. Дл  этого он выполн етс  либо вычитаю0 щим и в исходном состо нии в него записываетс  число п на вычитание, либо суммирующим, тогда в исходном состо нии в него записываетс  число 21 - п, где I - разр дность счетчика. После поступлени  п

5 импульсов с выхода элемента И 6 на запуск АЦП 1, подсчитываемых счетчиком 7 выборок , и тем самым после получени  п кодов (или отсчетов) мгновенных значений сигнала Uq на информационном выходе АЦП 1 счетчик 7 выборок обнул етс  и на его вто

ром выходе формируетс  импульс, который поступает по четвертому входу, входу управлени , на микропроцессорной вычислитель 8 третьему входу блока 4 упр1авлен1и  на R-вход триггера 12. устанавлива  его в йсхбдное, нулевоёГсосТо нйё. Кроме того, выходным импульсом счетчика 7 выборок восстанавливаетс  его исходное состо ние (на схеме эта внутренн   св зь счетчийа 7 выборок не показана). Сигналом низкогоЈу0Ъвн  сТф ШгоЖШОЖтрйггёрЙ 12 закрываетс  по второму входу элемент И 6 и через него прекращаетс  прохождение импульсов на запуск АЦП 1. Сигналом со второго в ыхода счетчика 7 выборок, поступающим в микрог1роцёссОрнь1й вычислитель 8, снимаетс  запрещающий потенциал с послед йег о, и он переводитс  i рёЖйм обработки кодов Uq дл  получени  результатов измерени .

На этом завершаетс  первый этап, собственно измерительный, и начинаетс  втбрбй. вычислительньГй, этап работы прибора ,

На этом этапе первый, второй, третий, четвёртый и п тый входы микропроцессор- ного вычислител  8 отключаютс  и он переводитс  автоматический режим работы.

Алгоритм работы микропроцессорного вычислител  сводитс  к выполнению следующих процедур.

Перва  процедура: вычисление кода амплитуды Um.

Втора  процедура: вычисление значени  круговой частоты, котора  с учетом равенства tq q-At принимает вид:

а)

тЛт Ј i arc sin L,

L-At „ qDm

где L - количество измерений.

При вычислении значени  циклической частоты

f ш/2л

1

2.   да

: Результаты измерений частоты ( ш или ), а также в случае необходимости и других характеристик гёрмонйчёского сигнала (амплитуды , среднеквадратического и средне- выпр мленного значений, периода Т 1/f), вывод тс  по первому выходу микропро U3 &$& ft, s«4lte«- &a§s

., .. B

цессорного вычислител  8 в блок 9 индикаций , - --- --

На этом процесс измерений в одиночном или ручном режиме завершаетс ,

При работе прибора в режиме внешнего запуска переключатель 1 б также устанавливаетс  в состо ние II, но импульсы запуска формируютс  не кнопкой Пуск, а поступают по входу Внешний запуск, что необходимо при использовании прибора в составе

ШгсШт1ШрЬШнны1Х ШмТёТШтёльных сйс- тем.

При работе прибора в автоматическом режиме переключатель 16 устанавливаетс 

в положение I и элемент ИЛИ 15 своим третьим входом подключаетс  к второму выходу микропроцессорного вычислител  8. В этом слУча ШпуСГп рйбЬра осуществл етс  автоматически импульсами, поступающими

с второго выхода микропроцессорного вычислител  8.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Цифровой частотомер, содержащий

   аналого-цифровой преобразователь, нуль- орган, счетчик выборок, блок индикации и элемент И, причем первый вход аналого- цифрового преобразовател  и вход нуль-органа подключены к входу прибора, а выход

   элемента И соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразовател  и входом счетчика выборок, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  измерений, в него введены микропроцессорный вычислитель, умножитель частоты, измеритель временного интервала и блок управлени , при этом выход нуль-органа соединен с первым входом блока управлени  и через умножитель частоты с

   входом измерител  временного интервала и с первым зходом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока управлени , первый, второй, третий, четвертый и п тый входы микропроцессорного вычислител  соединены соответственно с первым и вторым выходами аналого-цифрового преобразовател , с первым и вторым выходами счётчика выборок и с выходом измерител  временного интервала, а первый и второй

   выходы микропроцессорного вычислител  подключены соответственно к блоку индикации и второму входу блока управлени , третий вход которого соединен с вторым выходом счетчика выборок,

   - и.- СРО ЭТЛ|ЙЙЗК 9с1 fTftaf tg

   - jVjttrjf « f3P« l

   i .