SU748271A1 - Цифровой частотомер - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть.использовано для измерения частоты с выдачей результата измерения в цифровом виде, 5 пригодном для ввода в электронную цифровую вычислительную машину.

Известны цифровые частотомеры, содержащие двухканальную схему иэмерения, первый канал которых содержит'последовательно включенные генератор, формирователь импульсов, ключ и счетчик эталонной частоты, второй канал содержит формирователь импульсов, ключ и счетчик измеряемой частоты, 15 причем ключи обоих каналов подключены к выходу управляющего триггера £1] Этому устройству присущи недостаточно высокое быстродействие и точность измерений. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотомер, содержащий двухканальную схему измерения частоты, один канал которой выполнен в виде последовательно соединенных генератора, формирователя импульсов, ключа и счетчика эталонной частоты, другой канал содержит последовательно соединенные Формирователь импульсов, 30 ключ и счетчик измеряемой частоты, а также схему совпадения, подключенную к выходам формирователей импульсов обоих каналов,выход которой че- рез триггер подключен ко вторым входам ключей, дополнительный формирователь, подключенный ко входу второй' схемы совпадения, на другой вход которой поступает импульс окончания интервала измерения, формируемый с помощью третьей схемы совпадения и третьего ключа, связанных со счетчиком эталонной частоты |_2] .

Недостатком этого устройства является высокая погрешность измерения. Кроме того, время одного цикла измерения частоты (т.е. суммарное время интервала измерения и паузы) изменяется в зависимости от отношения измеряемой и эталонной f₃ частот, и в некоторых случаях, например, при = 1,2,3,...п, может достигать недопустимо большой величины.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор

X.

|Этал0нной частоты, первый формирователь импульсов, первый ключ и счетчик эталонной частоты, второй формирователь импульсов, последовательно соединенные второй ключ и счетчик измеряемой частоты,основной триггер, выход которого подключен к управляющим входам первого и' второго ключей, выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен КПервому входу третьего ключа,Второй вход которого соединен со входом “счётчика эталонной частоты, выхОд ' третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий формирователь импульсов,вход которого Подключен ко входу второго формирователя импульсов и входной шине устройства, дополнительно' введены четвертый и пятый ключи, элемент ИЛИ, триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего формирователей импульсов подключены.ко ’входам элемента ИЛИ, выход которого соё'ййнён “С первыми входами второго '“и' четвертого ключей и дополиитель кого триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, выход дополнительного триггера ПодйятЪ'гёГКДйй’а', ковторому входу которого подключен ЙУход первого формирователя импульсов, второй вход Основного триггера соединен с выходом четвёртого ключа, второй вход которого подключен к “' шийё'управления, выход второго ключа подключен к установочному входу ре“’“‘‘“Зер^ВйЪгй счетчика, к суммирующему '’““ТГ'^чйтаЮщёЙу'цхоДёй которого подключены выходы соответственно первого и пятого ключей.

₄ На фиг. Г представлена блок-схема цифрового частотомера) на фиг. 2 временная диаграмма его работы.·

Цифровой частотомер содержит генератор. 1 эталонной частоты, формирователи 2-4 импульсов, ключи 5-9, счетчик 10 эталонной частоты, дешифратор 11, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 измеряемой частоты, основной триггер 14, дополнительный триггер 15 и реверсивный счетчик 16. _

Цифровой частотомер работает следующим образом.

Второй формирователь 3 вырабатывает импульсы f* в моменты пересечения входным сигналом нулевого урОвнЯйположительном направлении, третий формирователь 4 вырабатывает импульсы f* в моменты пересечения входным сигналом нулевого уровня ... “’’-щ—офрицательном направлений. Импульсы ίχ и fy складываются на элементе ИЛИ 12, на выходе которого образу''*'”ё'тОД'йМ'йульсная последовательность с частотой 2f*, поступающая да_входы второго 6 и четвертого 7 ключей и на вход сброса дополнительного триггера 15. До поступления из ЭВМ сигнала

Управление четвертый ключ 7 закрыт, основной триггер 14 находится в нулевом состоянии, вследствие чего закрыты первый 5 и второй 6 ключи. Первый после поступления сигнала Управление импульс последовательности с частотой 2fy переводит триггер 14 в единичное состояние, при этом открываются первый 5 и второй 6 ключи.

Заполнение счетчика 10 эталонной частоты импульсами эталонной частоты и счетчика 13 измеряемой частоты импульсами последовательности с частотой 2fy начинается одновременно (с точностью до одного Периода эталонной частоты) и продолжается в течение всего интервала измерения tу,, т.е. до появления импульса на выходе третьего ключа 9.Импульс с выхода третьего ключа 9 переводит триггер 14 в нулевое состояние, закрывая тем самым ключи 5 и 6, а триггер 15 — в единичное состояние, открывая вход пятого ключа 8. Во время интервала измерения импульсы эталонной частоты с выхода первого ключа 5 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16,а на его установочный вход поступают импульсы последовательности с частотой 2f_к. В момент окончания интервала измерения на счетчике 13 измеряемой частоты зафиксировано число импульсов последовательности 2fy,a на реверсивном счетчике 16 - число импульсов эталонной частоты за время от последнего импульса последовательности с частотой 2f_K до конца интервала измерения.

После окончания интервала измерения импульсы эталонной частоты через открытый пятый ключ 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 До момента, когда первый после окончания интервала измерения импульс последовательности с частотой 2f_x переведет триггер 15 в нулевое состояние.

Теперь на реверсивном счетчике 16 зафиксировано число, пропорциональное разности времен от последнего импульса последовательности с частотой 2до конца интервала измерения (t*)_M и от конца интервала измерения до первого после этого импульса последовательности с частотой 2f\(t_). Это число может быть отрицательным ( t4.< t _) и положительным (t₊>t.). Знак числа в реверсивном счетчике используется в качестве значения второго.после запятой разряда кода измеряемой частоты fy. . В третий разряд после запятой всегда записывается логическая единица.

Таким образом, если конец интервала й’змерШйя’ТТОПадает в первую половину периода имЛульсов последователь65 -мости с частотой 2f*, то к коду

74.8271

прибавляется 0,375, если во вторую половину - 0,125.

Цифровой частотомер имеет следующую погрешность измерения частоты

ПрИ соответствующем выборе зна• 1 2 чения f₉₇ величинами т---— и -j----можно пренебречь в широком диапазоне измеряемых частот.

Таким образом, в данной схеме цифрового частотомера достигнуто уменьшение погрешности квантования в 2 ра- ,5 за, пр сравнению с известным, при этом же интервале измерения и устранена зависимость между величиной измеряемой частоты и длительностью цикла измерения, что позволяет улучшить jo точностные и динамические характеристики систем автоматики и информационно-измерительной техники.

Кроме того, при кратном отношении частот f₉ возможно увеличе- „ ние точности измерения за счет исполь-*³ зования показаний реверсивного счетчика.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть.исподьзовано дл  измерени  частоты с выдачей результата измерени  в цифровом виде, пригодном дл  ввода в электронную цифровую вычислительную машину. Известны цифровые частотомеры, содержащие двухканальную схему изме рени , первый канал которых содержи последовательно включенное генерато формироват ель импульсов, ключ и сче чик зталонной частоты, второй канал содержит формирователь импульсов, ключ и счетчик измер емой частоты, причем ключи обоих каналов по.цключе ны к выходу управл ющего триггера Этому устройству присущи недоста точно высокое быстродействие и точность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  частотомер, содержащий двухканальную схему измерени  частоты, один канал которой выполнен в виде после довательно соединенных генератора, формировател  импульсов, ключа и счетчика эталонной частоты, другой канал содержит последовательно соелиненные Формирователь импульсов, ключ и счетчик измер емой частоты, а также схему совпадени , подключенную к выходам формирователей импульсов обоих каналов,выход которой че- рез триггер подключен ко вторым входам ключей, дополнительный формирователь , подключенный ко входу второй- схемы совпадени , на другой вход которой поступает импульс окончани  интервала измерени , формируемый с помощью третьей схемы совпадени  и третьего ключа, св занных со счетчиком эталонной частоты Недостатком этого устройства  вл етс  высока  погрешность измерени . Кроме того, врем  одного цикла измерени  частоты (т.е. суммарное врем  интервала измерени  и паузы) измен етс  в зависимости от отношени  измер емой f и эталонной f частот, и в некоторых случа х. 1,2 , 3, ...п, монапример , при жет достигать недопустимо большой величины. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерений. Эта цель достигаетс  тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор .эталонной частоты, первый формиро1ватель импульсов, первый ключ и счетчик эталонной частоты7вт6р6Й формирователь импульсов, последова Тельно соединенные второй ключ и счетчик измер емой частоты,основной триггер, выход которого подключен к управл ющим входам первого и втOfSoго ключей, выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен 1ГШрйойу В5году третьего ключа,йторой вход которого соединен со входо ч&amp;гчика эталонной частыгй ёьг Ц Г Третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий формирователь импульсов,вход 7Ш о1рсэго подклкзчен ко входу второго формировател  импульсов и входной шине устройства, йоШлййтёльнб введ ны четвертый и п тый ключи , элейёнт ИЛИ, триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего фор мирователей импуйьсов подключены.ко входам элёмента ИЛИ,.выход квторого соёййнён с первыми входами второго Четвертого ключей и дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, )выхдд дополнительного триггера Под° ШШШТР 1 вбйу ШШГп Шгэ да 1а Щвто рому входу которого подключен Йьйсод первого формировател  импульсов , второй вход основного триггера соединен с выходом четвертого ключа второй взгодкоторого подключ ен к 1ЙЙйё уйравлени , выход вторсэго ключа подключен к установочному ВХО1ДУ ре вёрсивного счетчика, к суммиругацему ПШ1йта1)йщёЙу входам кот6р6Г5 Шд- к31ючены выходы соответственно первого и п того ключей. J На фиг. 1 представлена блок-схема ; цифроврго частотомераJ  а фиг. 2 временна  диаграмма егоработь. Цифровой частотомер содержит генератор . 1 эталонной частоты, формирователи 2-4 импульсов, ключи 5-9, счетчик,, 10 эталонной частоты, дешифратор 11, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 измер емой частоты, основной триггер 14, дополнительный триггер 15 и реверсивный счетчик . Цифровой частотомер раб отает .следующим образом. Второй формирователь 3 вырабатывает импульсы f в моменты пересечени  входным сигналом f нулевого У1Э1сУй1 й 6 положительном направлении, третий формирователь 4 вырабатывает импульсы fj( в моменты пересечени  входным сигналом fy. нУЛ. Р° 5 6трйца:тельном направлении. Ймпульсы fi и f сКИадйвШтс  Иа leMliftTe ИЛИ 12, на выходе которого рбразу Йе5Г ймпульсна  последовательность с частотой 2fy, поступакща  н.входы второго б и четвертого 7 ключей и на вход сброса дополнительного ТрйЪгера 15. До поступлени  из ЭВМ сигнала Управление четвертый ключ 7 закрыт, основной триггер 14 находитс  в нулевом состЪ нии, вследствие чего закрыты первый 5 и второй 6 ключи. Первый после поступлени  сигн-ала Управление импульс последовательности с частотой 2f переводит триггер 14 в единичное состо ние, при этом открываютс  первый 5 и второй б ключи. Заполнение счетчика 10 эталонной частоты импульсами эталонной частоты и счетчика 13 измер емой частоты импульсами последовательности с частотой 2fj начинаетс  одновременно (с точностью до одного периода эталонной частоты) и продолжаетс  в течение всего интервала измерени  ty,, т.е. д6 по влени  импульса на выходе третьего ключа 9.Импульс с выхода третьего ключа 9 переводит триггер 14 в нулевое состо ние, закрыва  тем самым ключи 5 и б, а триггер 15 - вединичное состо ние, открыва  вход п того кйюча 8. Во врем  интервала измерени  импульсы эталонной частоты с выхода первого ключа 5 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16,а на его установочный вход поступают импульсы последовательности с частотой 2f. В ТмбМёнТ окончани  интервала измерени  t на счетчике 13 измер емой частоты зафиксировано число импульсов последовательности 2f,a на реверсивном счетчике 16 - число импульсов эталонной частоты за врем  от последнего импульса последовательности с частотой 2f,i, до. конца интервала Измерени . После окончани  интервала измерени  импульсы эталонной частоты через открытый п тый ключ 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 До момента, когда первый после окончани  интервала измерени  импульс последовательности с частотой 2f переведет триггер 15 в нулевое состо ние. Tenep b tta реверсивном счетчике 16 зафиксирШанбЧИСЛО, пропорциональное разности времен от последнего импульса последовательности с частотой 2f до конца интервала измерени  (t4)v( и от конца интервала измерени  до первого после этого импульса последовательности с частотой 2ff(t,). Это число .может быть отрицательным (14. t ) и положительным (). Знак числа в реверсивном c4et4MKe используетс  в качестве значёййЯ . после зап той разр да кода измер емой частоты fy. . В третий разр д после зап той всегда записываетс  логическа  единица. Таким образом, если конец интервала йзмёр ёйи  попадает в первую половину периода имйульсов последовательности с частотой 2f, то к коду fv прибавл етс  0,375, если во вторую половину - О,125. Цифровой Частотомер имеет следую вдую погрешность измерени  частоты При соответствующем выборе зна1 .. 2 чени  величинами можно пренебречь в широком диапазон измер емых частот. Таким образом, в данной схеме ци рового частотомера достигнуто умень шение погрешности квантовани  в 2 р , за, по срав-нению с известным, при этом же интервале измерени  и устра нена зависимость между величиной из мер емой частоты и длительностью ци ла измерени , что позвол ет улучшит точностные и динамические характери тики систем автоматики и информацио но-измерительной техники. Кроме того, при кратном отношении частот f, /f возможно увеличение точности измерени  за счет испо зовани  показаний реверсивного счет чика. Формула изобретени  Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты, первый форми рователь импульсов, первый ключ и счетчик зталрнной частоты, второй формирова тель импульсов, последовательно соединенные второй ключ и счетчик измер емой частоты, основной триггер, выход которого подключен к управл ющим входам первого f. и второго ключей,, выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен к первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен со входом счетчика эталонной частоты/ выход третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий формирователь импульсов, вход которого подключ.ен ко входу второго формировател  импульсов и входной шине устройства, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности измерений, в него дополнительно введены четвертый и п тый ключи, элемент или) триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего формирователей импульсов подключены ко .входам элемента ИЛИ,выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого ключей и дополнительного триггера,второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, выkoд дополнительного триггера подключен к первому входу п того ключа, ко второму входу которого подключен йыход первого фортлировател  импульсов, второй вход основного триггера соединен с .выходом четвертого ключа, второй вход которого подключен к шине управлени , выход второго ключа подключен к установочному входу реверсивного счетчи ,ка, к суммирующему и вычитающему входам которого подключены выходы соответственно первого и п того ключей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 460509, кл. G 01 R 23/10, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 490041, кл. G 01 R 25/04, 1974. .

   g ffl;;-S; ss g j ig;ai aa s; fey afa a a

   yjr

   }Н

   Упра6 №Н1К

   nC

   SJ

   f

   KodJ,

   . JL

   г 1 f

   I

   ts

   h

   ЭТ

   -Л

   y;

   y;