SU743194A1 - Частотный преобразователь - Google Patents

Description

(54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относитс  к измеритель ной технике и приборостроени , а точнее - к устройствам дл  измерени  и преобразовани  частотных сигналов, Преимущественной областью его использовани   вл етс  техника измерени  частоты гармонических сигналов. Известны устройства дл  измерени  частоты и частотные преобразователи, основанные на измерении и сравнении средних сигналов, на принципе подсчета числа периодов измер емого сигнала в единицу времени, содержащих элемент задержки,триггер,фильтр, устройство вывода информации, компара тора, коммутатор, делитель частоты. Выход делител  частоты через элемент задержки и непосредственно соединен с триггером, а через него с фильтром и блоком вывода информации. Причем второй выход фильтра через компараторы и коммутатор соединен со вторым входом делител  частоты 1. Недостатком его  вл етс  низкое быстродействие, которое составл ет 8-10 периодов частоты сигнала. В луч тем случае оно не превышает одного периода частоты измер емого сигнала. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  частотный преобразователь, содержащий генератор импульсов, формирователь , ключи, распределитель импульсов и дешифратор 2, Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие. Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства дл  измерени  и преобразовани  частоты периодических (гармонических) сигналов. Эта цель достигаетс  тем, что в частотный преобразователь, содержащий генератор импульсов, формирователь импульсов, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, распределитель импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам продвигающего блока и управл екке ключи, введены три запоминающие  чейки, элемент задержки, умножитель , сумматор, два делител  напр жени , арккосинусный преобразователь и блок задани  интервала квантовани , причем выход генератора импульсов подключен через элемент задержки ко второму входу формировател  импульсов и непосредственно ко входу, распределител  импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам управл емых ключей и ко входам сброса запоминающих  чеек, выходы которых соединены с информацио ными входами продвигающего блока, выход формировател  импульсов через управл емые ключи подключен к информ ционным входам запоминающих  чеек, первый и второй выходы продвигающег блока соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен к первому входу первого делител  напр жени , второй вход которого соединен с третьим выходом продвигающего блока через умножитель , выход первого делител  напр ж ни  через арккосинусный преобразова тель подключен к первому входу второго делител  напр жени , выходы блока задани  интервала квантовани  соединены со входом генератора импульсов и вторым входом второго делител  напр жени , соответственно, На фиг.1 представлена функционал на  схема частотного преобразовател ; на фиг,2 - функциональна  схема продвигающего блока, вход щего в состав преобразовател . Устройство состоит из формировател  1, управл емых ключей 2-4, элемента 5 задержки, запоминающих  чеек 6-8 с предварительным сбросом ранее запомненной информации, генератора 9 импульсов, распределител  10 импульсов, продвигающего блока 11, умножител  12, сумматора 13, де лителей 14 и 15, арккбсинусного пре образовател  16, блока 17 задани  интервала квантовани  и блока вода информации. Продвигающий блок 11 состоит из ключей 19-27f к управл ющим входам которых подключены выходы распределител  10 импульсов, а к коммутируемым - выхода запоминающих  чеек 6-8, Устройство работает спедующим образом. Импульсы от генератора 9 импульсов , проход  через элемент 5 задерж ки, периодически кратковременно отк

Claims (1)

1. Пор дковые номера импульсов от генераToiia импульсов А, Б, В Примечание: И,,И,,И,Я ,Я,,Я„ вают формирователь 1. При этом из входного сигнала UgxФормируютс  импульсные сигналы, амплитуды которых пропорционсшьны его текущим мгновенным значени м.Одновременно импульсы от генератора 9 импупьсов поступают на вход распределител  10 импульсов , на каждом из выходов которого последовательно, с приходом каждого очередного импульса формируетс  высокий потенциал, открывающий один из ключей 2-4. С приходом первого импульса высокий потенциал формируетс  на крайнем левом по схеме выходе, с приходом второго импульса - на следующем, затем на последнем, С приходом четвертого импульса высокий потенциал вновь формируетс  на крайнем левом выходе и т,д. Причем в каждый из моментов времени высокий потенциал формируетс  только на одном из выходов распределител  10 импульсов. Сигналы, пропорциональные текущим мгновенным значени м, поступают через открытый в каждый .текущий мо--. мент времени ключ 2-4 на соответствующую запоминающую  чейку 6-8, При- . чем ранее записанна  в  чейках информаци  сбрасываетс  передними фронтами импульсов, поступающих на входы сброса запоминающих  чеек с выходов распределител  импульсов. Элемент 5 задержки необходим дл  того,чтобы сместить во времени моменты переключени  ключей 2-4 и моменты прихода импульсов от формировател  1.Это смещение осуществл етс  на ничтожно малое врем ,равное времени срабатывани  ключей и сброса ранее записанной в запоминающих  чейках информации, С  чеек 6-8 сигналы, пропорциональные запомненным значени м, поступают на продвигающий блок 11, Функци  продвигающего блока состоит в том, что после прихода каждого очередного импульса от распределител  10, значени  сигналов на каждом из выходов мен ютс  на соседние в соответствии с таблицей. ВЫХОДЫ продвигающего блока, выходы распределител  импульсов, запоминающие  чейки (блоки 6,7,8 на . соответственно), Сигналы с крайних выходов продви гающего блока 11 поступают на сумматор 13, а со среднего выхода - на умножитель 12 на два. С выходов сум матора 13 и умножител  12 сигналы поступают на входы делител  14, затем на арккосинусный .преобразовател 16, с его выхода - на делитель 15, наконец на блок 18 вывода информаци С выходов блока 17 сигналы, определ ющие величины интервалов квантова ни , поступают на вход генератора импульсов 9, а также на вход делите л  15. На вход устройства поступает сиг нал Ugx А sin(00t + Ч ) , имеющий в общем случае некоторую амплитуду А, частоту ( ) и фазу Ч . Должна быть определена частота этого сигнала (} Дл  этого выбира  три сколь угодно близко отсто щие друг от друга орди наты (три отсчета), соответствующие мгновенным значени м внутри периода входного сигнала в моменты времени t, tj, tj , U А sin(a)ti + If ) U2, A sin((s)t2. + Ч ) и A sin(0i)tx + 4) получим систему уравнений, при помощи которой можно найти искомое значение частоты входного сигнала, опериру  значени ми, сигналов, получ ных при этих отсчетах. Причем ,-t, t,-t,« , т.е. величина интервалов квантован выбираетс  намного меньшей, чем период входного сигнала. Реша  эту систему уравнений, пол чим, что it где At const дл  кажд.ого данного измерени . Однако при изменении ожидаемой частоты сигнала, At (интервал кван товани ) может мен тьс  вручную или автоматически при помощи блока 17 1 г,1 3 - значени  сигналов, полученных в моменты времени t. Таким образом, генератор 9 им- . пульсов выдает импульсы с частотой, намного превышающей частоту входног сигнала. Продвигающий блок 11 обеспечивает непрерывную импульсную последовательность анализа входного сигнала. При этом в любой момент времени на верхнем по схеме выходе продвига щего блока будет значение и (первого отсчета) дл  данного момента времени, на среднем - значение 0 (второго отсчета), а на нижнем - зн чение Uj (третьего отсчета). В умножителе 12 значение сигнала Uj увеличиваетс  в два раза. В сумматоре 13 суммируютс  сигналы и и Uj . В делителе 14 значение сигнала с выхода сумматора 13 (U +03 делитс  на сигнал, полученный в умножителе 12 (2Ua) . .ратем сигнал поступает в арккоси- нусный преобразователь 16, на выходе которого получают значение Oi)ut. В делителе 15 это значение делитс  на ttt. Полученное значение (л) выдаетс  блоком вывода информации (при включении на выходе последующи(х устройств ) или блоком 18. Таким образом, измерение частоты сигнала осуществл етс  за незначительную долю периода, что свидетельствует о высоком быстродействии устройства. Выигрыш в йлстродействии может достигать 10 раз и более. Экономическа  эффективность изобретени  выражаетс  в повышении производительности приборов и систем.с частотными преобразовател ми. Если известные преобразователи имеют быстродействие не выше периода измер емого сигнала, то насто щий преобразователь обеспечивает йлстродействие 0,1 периода и выше. Например, при измерении сигнала частоты 50 Гц известные преобразователи .имеют врем  измерени  не менее 20 мс. Дан- ное устройство обеспечивает врем  измерени  не более 2 мс при выборе периода частоты генератора импульсов 9 равным 0,5 мс. Соответственно Pcicтет производительность измерительных систем, возрастает эффективность управлени  в случае применени  таких цреобразователей в замкнутых системах регулировани . Формула изобретени  Частотный преобразователь, содер- . жащий генератор импульсов, формиро-, ватель импульсов, первый вход которого соединен с входной шиной устройства , распределитель импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам продвигающего блока и управл емые ключи, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  в него введены три запоминающие  чейки, элемент задержки , умножитель, сумматор, два делител  напр жени , арккосинусный преобразователь и блок задани  интерBaJfa квантовани , причем выход генератора импульсов подключен через элемент .задержки ко второму входу формировател  импульсов и нёпосредственно ко входу распределител  импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам управл емых ключей, и ко входам сброса запСминанлцих  чеек.