SU892409A1 - Измеритель времени переходного процесса установлени частоты - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических параметров различных объектов.

Известно устройство для контроля дли- ⁵ тельности переходного процесса по частоте, содержащее накопитель, генератор опорной частоты, к которому подключены счетный вход счетчика и один из выходов вычитателя частот, другой вход которого соединен с источником контролируемой частоты, датчик времени, соединенный с одним из входов логического блока, другой вход которого подключен к выходу накопителя, последовательно соединенные элемент задержки и триггер, подключенный к выходу счетчика, и элемент И, к выходу вычитателя частот подключены вход элемента задержки, второй вход счетчика и один из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу триггера, а входы накопителя соединены с выходами счетчика и элемента И Γΐ7 .

Однако, хотя это устройство позволяет производить допустимый контроль времени установления частоты, оно не дает возможности полностью определить динамические свойства объекта.

Известен измеритель времени переходного процесса установления частоты, содержащий генератор опорной частоты, реверсивный счетчик, входы которого через соответствующие элементы И соединены с источником контролируемой частоты и сгенератором опорной частоты, а вторые входы элементов И подключены к различным выходам триггера, вход которого соединен с выходом счетчика, устройство сравнения, один из входов которого через устройство усреднения соединен с триггером, второй вход устройства сравнения соединен с источником опорного напряжения, а к выходу устройства сравнения подключено устройство измерения времени. Это устройство позволяет изморить время переходного процесса достижения частотой различных заданных значений и определить динамические свойства объекта C2J .

Однако известный измеритель времени переходного процесса установления частоты имеет низкую точность, особенно когда контролируемая частота является низкой, а скорость изменения частоты высока.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается гем, что в измеритель времени переходного процесса установления частоты, содержащий два элемента И, генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом ревер— дивного счетчика, второй вход первого элемента И подключен к первому выходу первого триггера, первый вход второго элемента И соединен с шиной контролируемой частоты, блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно блока усреднения и ист о'шик а опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к входу блока измерения времени, введены делитель частоты, три триггера, три элемента И, два элемента ИЛИ, причем выход генератора опорной частоты подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, входом блока усреднения и первым входом четвертого элемента И, а вйход - через целитель частоты - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и первым входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен С выходом четвертого элемента И, а выход - с входом первого триггера, шина контролируемой частоты соединена с входом третьего триггера, первый выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и входу четвертого триггера, первый выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, третий вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, вторые входы третьего и четвертого триггеров объединены и соединены с вторыми входами первого и второго элементов И и первым выходом первого триггера.

На чертеже представлена схема измерителя.

Измеритель содержит реверсивный счетчик 1, вход которого через первый элемент 2 И соединен с генератором 3 опорной частоты, а второй вход элемента 2 И 5 подключен к первому выходу первого триггера 4, блок 5 сравнения, один из выходов которого через блок 6 усреднения подключен к второму выходу первого триггера 4, второй вход блока 5 сравнения со(0 единен .с источником 7 опорного напряже>ния, а к выходу блока 5 сравнения поотключен блок 8 измерения времени, делитель 9 частоты, вход которого через третий элемент 10 И соединен с генера15 тором 3 опорной частоты, а другой вход этого элемента 10 И подключен к второму выходу первого триггера 4, второй триггер 11 и последовательно соединенные третий и четвертый триггеры 12 и ₂₀ 13. Вход второго триггера 11 через первый элемент 14 ИЛИ · подключен к выходам делителя 9 частоты и второго эле- ¹ мента 15 И, а к выходу второго триггера 11 подключены первые входы четвертого 25 и пятого элементов 16 и 17 И. Входы элемента 15 И подключены к шине контролируемой частоты и к первому выходу первого триггера 4, с которым соединены входы установки третьего и четвертого ₃₀ триггеров. Второй вход четвертого эле мента 16 И подключен к второму выходу первого триггера 4, вход которого через второй элемент 18 ИЛИ'соединен с выходом четвертого и пятого элементов 16 и 17 И. Второй вход пятого элемента 17:

³⁵ И соединен с выходом четвертого триггера 13, третий вход пятого элемента 17 И соединен с выходом счетчика 1. Вход управления реверсом счетчика 1 подключен к выходу третьего триггера 12, а ⁴⁰ вход третьего триггера 12 соединен с шиной контролируемой частоты.

Устройство работает следующим образом,

В момент времени, когда триггер 4 ⁴⁵ устанавливается в состояние, при котором с его второго выхода подается открывающий сигнал на входы элементов 10 и 16, элементы 2 и 15 И закрываются, а триггеры 12 и 13 сигналом с выхода г ⁵⁰ триггера 4 на их установочные входы, устанавливаются в нулевое состояние. С этого момента времени через открытый элемент 40 И поступают импульсы с выхода7 генератора 3 опорной частоты на вход де— 55 лителя 9 частоты. До снятия сигнала с установочных входов триггеров 12 и 13, т.е. до следующей смены состояния триг гера 4, импульсы контролируемой частоты не могут изменить состояние триггеров 12 и 13. Элемент 17 И за счет сигнала с выхода триггера 13 находится в закрытом состоянии. Счетчик 1 находится в исходном состоянии. Так как триггер 12 нахо— J дится в нулевом состоянии, с его выхода не подается сигнал на вход управления реверсом счетчика 1 и счетчик находится в режиме сложения. Триггер 11 находится в нулевом состоянии. При поступлении на вход делителя 9 частоты количества импульсов, равного коэффициенту целения делителя частоты, с выхода его через элемент 14 ИЛИ поступает импульс, переводящий триггер 11 в единичное »5 состояние. После поступления с выхода целителя 9 частоты второго импульса, ''триггер 11 снова устанавливается в нулевое состояние и сигнал с его выхода, проходя через открытый элемент 16 И де и элемент 18 ИЛИ, переводит триггер 4 в другое состояние, при котором закрываются элементы 10 и 16, открываются элементы 2 и 15 и снимается сигнал с установочных входов триггеров 12 jj и 13. С этого момента времени на вход счетчика 1, работающего в режиме сложения, поступают импульсы генератора 3 опорной частоты. Первый после смены состояния триггера 4 импульс контроля- jo емой частоты переводит триггеры 11 и 12 в единичное состояние. На вход реверса счетчика 1 с выхода триггера 12 поступает сигнал и счетчик 1 с этого момента времени работает в режиме вы- _и читания. Второй импульс контролируемой частоты переводит триггеры 11 и 12 в нулевое состояние, а триггер 13 в этот момент времени переходит в единичное состояние. С этого момента времени счет- _<0 чик 1 работает в режиме сложения. На входы элемента 17, соединенные с триггерами 11 и 13, подаются открывающие сигналы. Однако по входу, соединенному с выходом счетчика 1, этот элемент оста— ется закрытым. Элемент 17 И открывается тогда, когда счетчик 1 устанавливается в исходное состояние. При открывании элемента 17 И триггер 4 снова устанавливается в состояние, при котором открываются элементы 10 и 16, закрываются элементы 2 и 15, а триггеры 12 и 13 устанавливаются в нулевое состоянние. Далее процесс с изменением состояний триггера 4 повторяется. Таким образом, триггер 4 формирует поочередно интервалы времени, один из которых равен удвоенному произведению периода опорной частоты на коэффициент деления цели теля 9 частоты, а другой - двум периодам контролируемой частоты. Импульсы со второго выхода триггера 4 поступают на блок 6 усреднения, где происходит выделение среднего значения напряжения. Эго напряжение сравнивается в блоке 5 сравнения с напряжением на выходе источника опорного напряжения» При равенстве этих напряжений блок 5 сравнения выдает сигнал на блок 8 измерения времени. Пуск блока 8 измерения времени производится одновременно с подачей возмущения на исследуемый объект, а остановка блска измерения времени происходит при подаче на него сигнала с выхода блока 5. Регулировкой напряжения, подаваемого с источника 7 опорного напряжения можно настроить измеритель времени переходного процесса установления частоты на остановку блока 8 измерения времени при заданном значении контролируемой частоты.

Если погрешность фиксации второго интервала времени у известного измерителя времени переходного процесса установления частоты оценивается периодом контролируемой частоты, то у данного измерителя она оценивается периодом опорной частоты. Так как опорная частота может быть взята на несколько порядков больше контролируемой частоты, то можно ограничить второй интервал двумя периодами контролируемой частоты.

Таким образом, предлагаемый изме— · ритель времени переходного процесса установления частоты имеет значительно более высокую статическую и динамическую точность. Эффективность устройства по точности тем выше, чем меньше контролируемая частота.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано цл  определени  ийнамических параметро различных обьектов. Известно устройство ал  контрол  дли тельности переходного процесса по частоте , соцержащее накопитель, генератор опорной частоты, к которому пооключены счетный вхоц счетчика и оаин из выходов вычитател  частот, другой вход которого соединен с источником контролируемой частоты, датчик времени, соединенный с одним из входов логического блока, друго вход которого подключен к выходу накопи тел , последовательно соединенные элемент задержки и триггер, подключенный к выходу счетчика, и элемент И, к выход Бычитател  частот подключены вход элемента задержки, второй вход счетчика и один из входов элемента И, другой вход которого подключен к выхопу триггера, а входы накопител  соешшены с выходами счетчика и элемента И Г11 . Однако, хот  это устройство позвол ет производить допустимый контроль времени установлени  частоты, оно не дает возможности полностью определить динамические свойства объекта. Известен измеритель времени переходного процесса установлени  частоты, содержащий генератор опорной частоты, реверсивный счетчик, входы которого через соответствующие элементы И соединены с источником контролируемой частоты и сгенератором опорной частоты, а вторые входы элементов И подключены к различным выходам триггера, вход которого соединен с выходом счетчика, устройство сравнени , один из входов которого через устройство усреднени  соединен с триггером , второй вход устройства сравнени  соединен с источником опорного напр жени , а к выходу устройства сравнени  подключено устройство измерени  времени. Это устройство позвол ет изморить врем  переходного процесса достижени  частотой различных заданных значений и определит аинамические свойства объекта f2j . Опнако известный измеритель времени переходного tjpouecca установлени  частот имеет низкую точность, особенно когда контролируема  частота  вл етс  низкой, а скорость изменени  частоты высока. Цель изобретени  - повышение точности . Поставленна  пель достигаетс  тем, что в измери1 ль времени перехош ого пр цесса усганрв/тенич .частоты, содержащий два элемента И, генератор опорной частоты , выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход ко торого соединен с первым входом ревер- дивного счетчика, второй вход первого элемента Н подключен к первому выходу первого триггера, первый вход второго элемента И coeдшieн с шиной контролируемой частоты, блок сравнени , первый . и второй входы которого соединены с выходами соответственно блока усреднени  и истолшка опорного напр жени , вькод блока сравнени  подг шочен к входу блока измерени  времени, введены делитель частоты, три триггера, три элемента И, два элемента ИЛИ, причем выход гене ратора опорной частоты подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, входом блока усреднени  и первым входом четвертого элемента И, а вйход - через делитель частоты с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход Которого подключен к выхос у второго элемента И, а выход - к входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и первым входом п того элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен С выходом четвертого элемента И, а вы ход - с входом первого триггера, шина контролируемой частоты соединена с входом третьего триггера, первый выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика и входу; четвер1того три ггера, первый выход Которого подключен к второму входу п того элемента И, третий вход которого подключен к вьссоду реверсивного счетчика, вторые входы третьего и четвертого триггеро обьединены и соединены с вторыми входами первого и второго элементов И и первы выходом первого триггера. На чертеже представлена схема измерител . Измеритель содержит реверсивный счетик 1, вход которого через первый элеент 2 И соединен с генератором 3 опорой частоты, а второй вход элемента 2 И подключен к первому выходу первого триггера 4, блок 5 сравнени , один из выходов которого через блок 6 усреднени  подключен к второму выходу первого триггера 4, второй вход блока 5 сравнени  соединен .с источником 7 опорного напр же ни , а к выходу блока 5 сравнени  поаключен блок 8 измерени  времени, делитель 9 частоты, вход которого через третий элемент 10 И соединен с генератором 3 опорной частоты, а другой вход этого элемента 10 И подключен к вторрму выходу первого триггера 4, второй триггер II и последовательно соединенные третий и четвертый триггеры 12 и 13. Вход второго триггера 11 через первый элемент 14 ИЛИ- подключен к выходам делител  9 частоты и второго элемента 15 И, а к выходу второго триггера 11 подд лючены первые входы чегвертого и п того элементов 16 и 17 И. Входы элемента 15 И подключены к шине контролируемой частоты и к первому выходу первого триггера 4, с которым соединены входы установки третьего и четвертого триггеров. Второй вход четвертого эле мента 16 И подключен к второму выходу первого триггера 4, вхоц которого через второй элемент 18 ИЛИсоединен с выхо-. дом четвертого и п того элементов 16 и 17 И. Второй вход п того элемента 17 И соединен с выходом четвертого триггера 13, третий вход п того элемента 17 И соединен с выходом счетчика 1. Вход управлени  реверсом счетчика 1 подключен к выходу третьего триггера 12, а вход третьего триггера 12 соединен с шиной контролируемой частоты. Устройство работает следующим образом . В момент времени, когда триггер 4 устанавливаетс  в состо ние, при котором с его второго выхода подаетс  открывающий сигнал на входы элементов 10 и 16, элементы 2 и 15 И закрываютс , а триггеры 12 и 13 сигналом с выхода г триггера 4 на их Установочные входы, устанавливаютс  в нулевое состо ние. С этого момента времени через открытый элемент 0 И поступают импульсы с выходагенератора 3 опорной частоты на вход делител  9 частоты. .До сн ти  сигнала с установочных входов триггеров 12 и 13, т.е. до следующей смены состо ни  триг гера 4, импульсы контролируемой частоты не могут изменить состо ние триггеров и 13. Элемент 17 И за счет сигнала с выхода триггера 13 нахооитс  в закрыто состо нии. Счетчик 1 нахооитс  в исходном состо нии. Так как триггер 12 нахо дитс  п нулевом состо нии, с его выхода не подаетс  сигнал на вход управлени  ре версом счетчика I и счетчик находитс  в режиме сложени . Триггер 11 находитс в нулевом состо нии. При поступлении на вход целител  9 частоты количества импульсов , равного коэффициенту делени  делител  частоты, с выхода его через элемент 14 ИЛИ поступает импульс, перевод щий триггер 11 в единичное состо ние. После .поступлени  с выхода целител  9 частоты второго импульса, триггер 11 снова устанавливаетс  в нулевое состо ние и сигнал с его выхода, проход  через открытый элемент 16 И и элемент 18 ИЛИ, переводит триггер 4 в другое состо ние, при котором закрываютс  элементы 1О и 16, открьюаютс  элементы 2 и 15 и снимаетс  сигнал с установочных входов триггеров 12 и 13. С этого момента времени на вход счетчика 1, работающего в режиме сложени , поступают импульсы генератора 3 опорной частоты. Первый после смены состо ни  триггера 4 импульс контрол емой частоты переводит триггеры 11 и 12 в единичное состо ние. На вход реверса счетчика I с выхода триггера 12 поступает сигнал и счетчик 1 с этого момента времени работает в режиме вычитани . Второй импульс контролируемой частоты переводит триггеры 11 и 12 в нулевое состо ние, а триггер 13 в этот момент времени переходит в единичное состо ние. С этого момента времени счег чик 1 работает в режиме сложени . На входы элемента 17, соединенные с триг герами 11 и 13, подаютс  открывающие сигналы. Однако по вхооу, соединенному с выходом счетчика 1, этот элемент оста етс  закрытым. Элемент 17 И открьюаег с  тог а, когда счетчик I устанавливаетс  в исходное состо ние. При открывании элемента 17 И триггер 4 снова устанавливаетс  в состо ние, при котором открываютс  элементы Ю и 16, закрываютс  элементы 2 и 15, а триггеры 12 и 13 устанавливаютс  в нулевое состо нине . Далее процесс с изменением сос то ний триггера 4 повтор етс . Таким об разом, триггер 4 формирует поочередно интервалы времени, один из которых равен удвоенному произведению периода опор ной частоты на коэфф1шиеит делени  дели тел  9 частоты, а другой - двум перж дам контролируемой частоты. Импульсы со второго выхода триггера 4 поступают на блок 6 усреднени , где происходит выоеление среднего значени  напр жени . Это напр жение сравниваетс  в блоке 5 сравнени  с напр жением на выходе источника 7опорного напр жени . При равенстве этих напр жений блок 5 сравнени  выдает сигнал на блок 8 измерени  времени. Пуск блока 8 измерени  времени произвооитс  одновременно с подачей возмущени  на исследуемый объект, а остановка блска 8измерени  времени происходит при подаче на него сигнала с выхода блока 5. Регулировкой напр жени , подаваемого с источника 7 опорного напр жени  можно настроить измеритель времени переходного процесса установлени  частоты на остановку блока 8 измерени  времени при заданном значении контролируемой частоты . Если погрешность ({иксации второго интервала времени у известного измер тел  времени переходного процесса установлени  частоты оц.ениваетс  периодом контролируемой частоты, то у данного измерител  она оцениваетс  периодом опорной частоты. Так как опорна  частота может быть вз та на несколько пор дков больше контролируемой частоты, то можно ограничить второй интервал двум  периодами ксжтролируемой частоты. Таким образом, предлагаемый изме- ритель времени переходного процесса установлени  частоты имеет значительно более высокую статическую и динaмI ческую точность. Эффективность устройства по точности тем выше, чем меньше контролируема  частота. Формула изобретени Измеритель времени переходного процесса установлени  частоты, содержащий рва элемента И, генератор опорной частоты , выход которого подключен к первому вхоцу первого элемента И, выхоа которого соединен с первым входом ревер сивиого счетчика, второй вход первого элемента Иподключен к первому выхопу первого триггера, первый вход второго элеэлемента И соединен с шиной контролируемой частоты, блок сравнени , первый и второй входы которого соединены с выхо дами соответственно блока усреднени  и источника опорного напр жени , выход бло ка сравнени  подключен к вхосу блока из-

   измерени  времени, отличаю щийс 5 тем, что, с целью повышени  точное- ти измерений, в него введены делитель частоты, три триггера, три элемента И, Ова эпеменгй ИЛИ, причем выход генерато pa опорной частоты подключен к nepBoiviy вхоцу третьего элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом первого триггера, входом блока усреднени  и первым входом гетвертого элемента И, а ВЫХОД- через делитель частоты с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход Которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к входу второгоjppHrrepа, выход Которого соеди- ,нен с вторым входом четвертого элемента И и первым входом п того элемента И, выход которого подключен к первому вхм  у второго элемента ИЛИ, второй вход которого coemiiieH с выходом четвертого Элемента И, а выход - с входом пер™

   вого триггера, шина контролируемой частоты соединена с входом третьего григ-гера , первый выход которого подключен к второму вхопу реверсивного счетчика и входу четвертого триггера, первый выход которого подключен к второму вхопу п того элемента И, третий вход которо го подключен к выходу реверсивного счетчика , вторые входы третьего и четвертого триггеров объединены и соединены с вторыми входами первого и второго элементов И и первым -выходом первого триг ра .

   Источники ин(|юрмации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство СССР . № 619901, G OS В 23/02, 1977,

   2,Авторское свиаетельство СССР № 5О5127, Н ОЗ К 13/20, 1973.

   //

   /«