SU474758A1 - Узкодиапазонный аналоговый частотомер - Google Patents

Description

Р1зобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении частотомеров номинальной частоты, например, дл  измерени  частоты в знергетичеохн.х системах. Кроме того, оно может быть использовано при построении схем системной эпергетической автоматики.

При измерении частоты при ее пезначительных отклонени х от номинального значени  к точности измерени  предъ вл ютс  весьма высокие требовани , например при из.мерении частоты или ее отклонений в энергетических системах, где диапазон измер емых частот ограничен частотами 49 ,и 51 Гц, но точность измерени-  должна быть не хуже 0,,02 Гц. При этом результаты измерений в р де случаев желательно получить в аналоговой форме с тем, чтобы на выходе измерительной схемы можно было включить самопишущий прибор или индикатор.

Пзвестное устройство дл  таких измерений содержит формирующее устройство, генератор стабильной частоты, ключи, триггеры и выходной прибор.

Однако в известном устройстве необходимо обеспечение больших токов в импульсе, проход щем через измерительный прибор, при невысоких средних значени х тока.

Цель изобретени  - увеличить скважность импульсов выходного тока и создать

пр мую зависимость пол рпости выходного напр жени  от знака отклонени .

Это достигаетс  применением устройства с масштабным преобразованием длнтельности выходного импульса.

При таком преобразовании возможно увеличение скважностн выходных импульсов вплоть до значений, равных единице при любом наперед заданном диапазоне измерена. Естественно, что в этом случае отпадает необходимость и в мощпо.м источпике стабильного напр жени  (тока).

Работа предлагае.мого устройства основана на том, что измер етс  разность в длительност х периодов измер емого сигнала и эталонного генератора.

Эта разность представл етс  в виде числа, записанного в пам ти реверсивного счетчика импульсов. По окончании процесса измерени  к вычитающему входу счетчика импульсов подключаетс  считывающий генератор импульсов п одновременно подключаетс  к псточннку нанр жени  выходной прибор. После достижени  нулевого состо ни  счетчика прибор отключаетс . При значении частоты следовани  импульсов считывающего генератора меньше частоты следовани  импульсов эталонного генератора врем  включени  выходного прибора соответственно увеличиваетс .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема редлагаемого устройства; на фиг. 2 - Bpi::.;ei iibic диаграмгаы.

Схеу.а содержит формирующее устройство /, триггеры 2 и 3, ключ 4, формирователь 5 этп,01пОго про: ежутка времеии, эталонный rciiej aTOp 6 импульсов, триггер 7, реверсивный счетчик 8 имиульсов, триггер 9, выходные ключевые схемы 10, выходной прибор //, кл1о::;;вую схему 12, делитель 13 частоты, ключевую схему 14, триггеры 15, 16 и 17, схемы соБлпдеии  18.

Сигнал измер емой частоты иодаетс  на фопмируюицее устройство /, в результате чего иг, его выходе возникает последовательность имиульсов с частотой следовани , равной измер емой . Выход формирующего устройства иодключеи к счетному входу триггера 2. Вы--сд триггера 2, в свою очередь, подключен к закрывающим входам триггеров 5 и 9, а также запускающему входу триггера 7, выход которого нодсоедииен к управл ющему входу ключа 4. Через этот ключ па вход формировател  5 эталонного промежутка времени подаютс  импульсы с эталонного (опорного) генератора 6 и.мпульсов. Выход формировател  ,5 присоедин етс  к закрывающему входу Tpjirrepa 7, а также к запускающему входу тр1;ггера 9 и закрывающему входу триггера 3. Второй выход триггера 2 подключаетс  к запускаюнему входу триггера 3 и закрывающему входу триггера 9.

Выход эталонного генератора 6 подключаетс  к суммирующеу входу реверсивного счетчика импульсов 8 через ключ 12, а к вычитающему входу через делитель частоты 13 н ключ 14. Ключ 12 управл етс  триггером 16, двойиой счетный вход которого подключен к выходам триггеров 3 и 9. К этим же выходам подключеиы входы триггера 17 опрсд|лени  знака. Схемы И 18, управл емые триггером 17 знака п триггером 15 обратного счета, своими выходами присоединены к управл ющим входам ключей 10, через которые стибилизированные положительное или отрицательное напр жени  подаютс  на измерительный прибор 11.

Дл  нормальной работы схемы необходимо , чтобы схема 5 формировала импульсы с временным интервалом, равным периоду номинальной частоты входного сигнала, т. е. при измерении частот вблизи 50 Гц этот интервал должен быть равен

Т, ,- 0,02 сек.

IX

Схема работает следующиьг образом.

Пусть измер ема  частота лежит вьпие номинальной , т. е. /. Тогда первый же импульс с формировател  / переводит триггер 2 в единичное состо ние, велсдствие чего импульс с его выхода приводит триггео 7 также в единичное состо ние, а триггеры 3 н 9 - в пулевое. Триггер 7, в свою очередь, открывает ключ 4, через который начинают поступать

импульсы с эталонного геиератора 6 на формирователь 5 эталонного промежутка време1И TO (с.м. фиг. 2, а). В св зи с тем, что частота излмер емого сигнала выще номинальной, то второй и.мпульс с фор.мнровател  / приходит раныие, чем сформи,р:озан интервал 7о л, следовательно , триггер 2, переход  в нулевое состо иие , переводит триггер 3 в единичное состо иие . При этом поступает имиульс на счетный вход триггера 16, который, иереход  в единичное состо ние, открывает ключ 12, через который на суммирующий вход реверс.ивного ечетчика 8 начинают поступать имп льеы с эталонного генератора 6. Счет этнх импульсов происходит до тех пор, пока не сформируетс  интервал Го, после чего выходной имиульс с формировател  5 переводит в единичное состо ние триггер Р и в нулевое состо ние триггеры 3 и 7. Ключ 4 закрываетс ,

и одновременно на счетный вход триггера 16 поступает импульс, перевод и;,ий его в иулевое состо ние, вследствие чего ключ 12 закрываетс  и счет имиульсов счетчиком 8 прекращаетс .

После перехода триггера 16 в нулевое состо ние с него поступает импульс на левый вход триггера 15, который открывает ключ 14, и с геиератора 6 иачинают поступать на делитель 13 п на вычитающий вход счетч; ка 8

импульсы с частотой ;в k раз :ме::ьще, чем при суммироваиии. Одновременно с этим тр;1Гrepoi: 15 на входы схем И 18 подаютс  с; Гналы начала подачи напр жени  на выходной прибор 11. Однако вторые входы этих схем

св заны с выходами триггера 17, положение которого зависит от того, какой из триггеров, 3 пли 9, последним перещел в единичное состо ние . В данном случае ори та.ким триггером  вл етс  9, следовательно, триггер

определени  знака оказываетс  в нулевом состо нии (последний имнульс прнщел на правый вход). Таким образом, потенциал пода; па схему И 18, котора  и открывает ключ 10, подключающий выходной прибор к источнику

положительного напр женн .

В указанном положении схема находитс  до тех пор, пока на вычитающий вход счетчика 8 не будет подано число импульсов, равное числу импульсов, просуммированных в первом промежутке времени.

После этого импульс, фиксирую-щнй нулевое соато :1н.ие счетчика 8, закрывает тр иггер 15 и ключ 14. При этом выключаетс  схема И 18, ключ 10, и ток через прибор 11 прекращаетс .

Весь указанный цикл работы повтор етс  при поступлении очередного, третьего, импульса с формировател  1, который вновь приводит т)иггеры 3 и .9 в нулевое состо ние, и т. д. Примерно так работает схема и в случае отрицательного отклонени  частоты, т. е. при . Только в этом случае первым срабатывает триггер 9 (см. фиг. 2,6), а вторым -

триггер 3.

Положение триггера 17 знака оказываетс  обратным, вследствие чего во врем  цикла вычитани  импульсов с счетчике 8 открытыми окажутс  схема И У5 и ключ 10. На измерительный прибор подано отрицательное напр жение , что соответствует знаку отклонени  частоты .

Из сказанного видно, что длительность импульса напр жени  иа выходном приборе // в k раз больше, чем разность между Г.   Т. Выбфаз сээтзетстзующим образом k (коэффициент делени  делител  13), можно довести скважность импульсов напр жени  (тока) на выходном приборе до весьма высоких величин , граничащих непосредственно с единицей. Так, например, при построении прибора на диапазон измерений 49-51 Гц необходимо шрин ть /г разйым 24.

Предмет изобретени 

Узкодиапазонный аналоговый частото.мер, содержащий формирователь, эталонный генератор импульсов, счетчик импульсов, схемы совпадений, ключевые схемы, триггеры и выходной прибор, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  скважности импульсов выходного тока и создани  пр мой зависимости пол рности выходного напр жени  от знака отклонени  частоты, он снабжен формирователем эталонного промежутка вре.меии и делителем частоты, причем выход формировател  подключен к счетным входам первого триггера , первый выход которого подключен к входам и выходам второго и третьего триггеров, а второй выход - к входу четвертого триггера , выход которого соединен с входом ключевой схемы, через которую эталонный генератор подключен к входу формировател  эталонного промежутка времени, а выход последнего соединен с входами четвертого, второго и третьего триггеров, выходы которых подключены к входам п того и щестого триггеров , при этом выходы п того триггера подключены к первым двум входам двух схем совпадени , вторые входы которых соединены с выходом седьмого триггера, а выходы через вторую и третью ключевые схемы подключены к входам выходного прибора, причем

второй выход шестого триггера соединен с первым входом седьмого, а первый выход - с первым входом четвертой ключевой схемы, выход которой подключен к входу счетчика импульсов, а второй вход - к выходу эталонного генератора импульсов, который через п тую ключевую схему и делитель частоты соединен с вторым входом счетчика имп льсов , выход которого подключен к второму входу седьмого триггера, при этом выход последнего соединен с вторым входом п той ключевой схемы.

Вход cot

n

n

IL

П P

П , к 12

in Вход СИ8Тд/5;/ /4

Вход СИ8iliUJlJi

Tp.f7

r