Способ определения частоты переменного напряжения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электроиз- .мерительной технике, является дополнительным изобретением к авт. св. № 1185260 и может быть использовано для измерения частоты гармонического сигнала. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых частот. Сущность предложенного способа состоит в том, что изменение эталонного промежутка времени осушествляется в зависимости от длительности полупериода контролируемого напряжения. Это позволяет сохранить однозначную функциональную связь между частотой и мгновенными значениями контролируемого напряжения при любой частоте. Устройство, реализующее способ, содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2-4 памяти, генератор 5 импульсов, блоки 6 и 7 задержки, сумматор 8, делитель 9, цифроаналоговый преобразователь 10, функциональный преобразователь П. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены формирователь 12 импульсов, генератор 13 тактовых импульсов, элемент ИЛИ- НЕ 14, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик 18, регистр 19 памяти и блок 20 задержки. Устройство автоматически выбирает эталонные промежутки времени , что позволяет произвести измерение в широком диапазоне частот и повысить точность. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. ю сл со ьо со со ho

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО!1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) gpss("p.1.1тт g

1,И!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1185260 (21) 3972763/24-21 (22) 04.11.85 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (7 l ) Рижский политехнический институт им. А. Я. Пельше (72) А.-С. С. Саухатас, Я. Я. Приедите и Г. И. Бочкарева (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 743194, кл. Н 03 К 13/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1185260, кл. G 01 R 23/00, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, является дополнительным изобретением к авт. св. № 1185260 и может быть использовано для измерения частоты гармонического сигнала. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых частот. Сущность предложенно(51) 4 G Ol R 23/00, Н 01 Н 47 20 го способа состоит в том, что изменение эталонного промежутка времени осуществляется в зависимости от длительности полупериода контролируемого напряжения. Это позволяет сохранить однозначную функциональную связь между частотой и мгновенными значениями контролируемого напряжения при любой частоте. Устройство, реализующее способ, содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 — 4 памяти, генератор 5 импульсов, блоки 6 и 7 задержки, сумматор 8, делитель 9, цифроаналоговый преобразователь 10, функциональный преобразователь 11. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены формирователь 12 импульсов, генератор 13 тактовых импульсов, элемент ИЛИ—

HE 4, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик 18, регистр !9 памяти и блок 20 задержки. Устройство автоматически выбирает эталонные промежутки времени, что позволяет произвести измерение в широком диапазоне частот и повысить точность. 2 с и. ф лы, 2 ил.

1323974 — ягссоз

2лЛ 2LL>

Сущность способа состоит в том, что изменение эталонного промежутка времени Л, осуществляемое в зависимости от длительности полупериода контролируемого напряжения, позволяет сохранить однозначную функциональную связь между частотой и мгновенными значениями контролируемого напряжения при любой частоте. Формулу для определения частоты можно переписать в виде соа2к!Л= --а †- — и, (2!

2и»

При постоянном Л для обеспечения однозначной связи между и цт необходимо соблюдать условия

2ГГЛ (!мак — (. са) (Л И 35

2ЛЛ!макс= Г!Ч, (3) где п=- 1,2,...

fìàêñ, f«è — MBhCHMB1ÜÍBя И МИНИМяЛЬНяя частоты диапазона однозначного измерения !.

При изменении Л пропорционально полупериоду контролируемого напряжения условия (3) выполняются при любой частоте.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу в случае 45 использования главного значения функции

Blccos на интервале от л до 2л.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, первый 2, второй

3 и третий 4 регистры памяти, генератор 5 импульсов, первый 6 и второй 7 блоки задержки, сумматор 8, делитель 9, цифроаналоговый преобразователь 10, функциональный преобразователь 11, формирователь 12 импульсов, генератор 13тактовых импульсов, элемент ИЛИ вЂ” НЕ 14, элемент И 15, регистр 16 сдвига, триггер 17, счетчик 18, четвертый регистр 19 памяти и третий блок

20 задержки.!

И H:!!pe! Сil lie Р i l! )си I ГH h э1ектpOiiз\!сpHТе1 ЬНО!! ТГ х н и КС li Можс т !) Ы! Ь ИСНО. 1 ЬЗОЕ!Я НО

;!,, !51 ИЗМГ РС!!И5! 1!!С1О ГЬ! I BРМОНИЧ!. СКОГО Си! ll B, !

11eль изобретения - рясп!5!рение диапазона измеряемых частот. 5

Согласно предлагаемому способу предварительно фик< ируют длительность полупериодя контролируемого напряжения, а длиГельность эталонных промежутков времени выбирают пропорциональной длительно I è полупериода контролируемого напряжения, затем производят измерение мгновенных значений контролируемого напряжения, фиксируют три из них u.i, и, и<, следующих через эталонные промежутки времени Л, а частоту определяют по 15 формуле

Выхо,! АЦI! 1 соединен с информационным входом ре:-истра 2 памяти, информационн ыи Вход рсГистра 3 и я м яти H03,h.1!О !Г н к выходу p! l H(. TpB 2 па 15! и, а выход — к Hliформационному входу регистра 4 памяти, выход генератора 5 импульсов подключен к управляю!нему входу АЦП 1, к управляющему входу pe! èñòðà 4 памяти, к входу регистра 16 сдвига и к входу блока 6 задержки, выход которого соединен с управляющим входом регистра 3 памяти и с входом блока 7 задержки. Выход блока 7 задержки соединен с управляющим входом регистра 2 памяти, входы сумматора 8 !!одключены к выходам регистров 2 и 4 памяти, а выход --- к первому входу делителя 9, второй вход которого подключен к выходу регистра 3 памяти. Выход делителя 9 соединен с входом цифроаналогoBolo преобразователя 10, вы-. ход которого подключеH h Hxo,ió функцHOнального преобразователя 1, первый и второй выходы регистра !6 сдвига соединены с входами элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14, выход которого подключен к первому входу элемента И 15 и к входу сброса счетчика !8, третий выход регистра 16 сдвига соединен с информационным входом триггера 17 и с входом запрета цифроаналогового преобразователя 10. Вход формирователя 12 импульсов подключен к входу АЦП 1, а выход — — к второму входу элемента И 15 и к тактовому входу триггера 17, выход которого соединен с третьим входом элемента И 15. Выход элемента И 15 подключен к вxoäó разрешения счета счетчика 18 и к входу управления генератора 5 импульсов и через блок 20 задержки — к входу управления регистра

19 памяти. Выход с етчика 18 соединен с информационным входом регистра 9 памяти, выход которого подключен к информационному входу генератора 5 импульсов, а генератор 13 TBKTQHhlx импу1bcoB подк1ючен к тактовому входу счетчика 18, выход которого является вторым выходом устройства.

Устройство работает следую!цим образом.

Началу цикла измерения соответствует присутствие «1» на третьем выходе регистра 6 сдвига и нулевое состояние счетчика 18. Тогда на первом входе элемента И 15 имеется «1», а на втором H третьем входах -- «О». Контролируемое напряжение подается на вход АЦП 1 и формирователя

12 импульсов. Последний вырабатывает прямоугольные импульсы при положительных полуволнах входного напряжения. Фронтом импульса 1)

3 мент времени )1 на фиг. 2) на выходе элемента И 15 появляется «О» и счет импульсов прекращается. Накопленное в счетчике 18 количество импульсов пропорционально длительности полупериода контролируемого напряжения. Логическим нулем с выхода элемента И 15 запускается генератор 5 импульсов. Частота импульсов, вырабатываемых генератором 5 импульсов, задается управляюгцим кодом, поступающим на его информационный вход. Поскольку на его информационном входе присутствует «О», то генератор 5 импульсов сразу вырабатывает первый импульс. Нулем, поступающим от элемента И 15 на управляющий вход регистра 19 памяти через блок 20 задержки (блок

20 задержки обеспечивает небольшую задержку времени, достаточную для выработки первого импульса генератором 5 импульсов) содержимое счетчика 18 переписывается в регистр 19 памяти. Теперь эталонные промежутки времени A задаются содержимым регистра 19 памяти, т.е. они пропорциональны длительности полупериода контролируемого напряжения. Первый импульс генератора 5 импульсов перемещает «1» в регистре 16 сдвига с третьего выхода на первый его выход.

На выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 появляется «О», который сбрасывает в нуль счетчик 18 и удерживает в нулевом состоянии выход элемента И 15. Это его состояние сохраняется и после появления второго импульса от генератора 5 импульсов (момент времени ), когда «1» перемещается на второй выход регистра 16 сдвига. Фронтом импульса, вырабатываемого формирователем 12 импульсов (в промежутке времени 1 — !2), в триггер

17 заносится «О», присутствующий на информационном входе триггера 17 от третьего выхода регистра 16 сдвига. Третий импульс генератора 5 импульсов перемещает «1» на третий выход регистра 16 сдвига. С поступлением фронта следующего импульса от формирователя 12 имп>.пьсов описанный цикл повторяется. Триггер 17 исключает возможность неправильной оценки длительности полупериода контролируемого напряжения, если его положительная полуволна появляется раньше, чем третий импульс от генератора 5 импульсов. Тогда следующий цикл измерения начинается со следующего импульса, вырабатываемого формирователем

° 12 импульсов.

B момент появления каждого импульса на выходе генератора 5 импульсов производится аналого-цифровое преобразование контролируемого напряжения и последовательное перемещение информации при помощи блоков 6 и 7 задержки из регистра

3 памяти в регистр 4 памяти, из регистра 2 памяти в регистр 3 памяти и из АЦП 1 в регистр 2 памяти. Тогда значение u хранится в регистре 4 памяти, u — в регистре 3 памяти и цп — в регистре 2 памяти. Следовательно, на выходе сумматора 8 имеется

4 значение ui+ u,ь которое подается на один из входов делителя 9. Последний производит преобразование входHblx сигналов в соответствии с выражением

u.i+ u >

ui«i=, 2U. о (4) u"..= arccos

ui u;

uз (5) В дальнейшем частоту можно опреде. лить по соотношению (1), используя выходные сигналы функционального преобразователя 11 и счетчика 18.

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным, которое имеет ограниченный частотный диапазон, поскольку функция

arccos является периодической, автоматически выбирает значение Л, что позволяет производить измерения в широком диапазоне частот, причем выбор ветви (диапазона) функции arccos определяет быстродействие

25 и точность измерения, например, с увеличением Л (при фиксированной частоте) быстродействие уменьшается, а точность увеличивается.

Формула изобретения

1. Способ определения частоты переменного напряжения по авт. св. № 1185260, отличающийся тем. что, с целью расширения диапазона частот, предварительно фиксируют длительность полупериода контролируемого напряжения, а длитепьность эталонных промежутков времени выбирают пропорциональной длительности полупериода контролируемого напряжения.

2. Устройство для определения частоты

4р переменного напряжения по авт. св. № 1185260, отличающееся тем, что с целью расширения диапазона частот, в него введены формирователь импульсов генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ вЂ” НЕ, элемент И, регистр сдвига, триггер, счетчик, 45 третий блок задержки, четвертый регистр памяти, при этом генератор импульсов дополнительно снабжен информационным входом и входом управления, а цифроаналоговый преобразователь снабжен входом запрета, причем выход генератора импуль50 сов соединен с входом регистра сдвига. первый и второй выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ вЂ” HE, а выход элемента ИЛИ вЂ” HE соединен с первым входом элемента И и с входом сброса счет5 чика, третий выход регистра сдвига подключен к информационному входу триггера и к входу запрета цифроаналогового преобразователя, вход формирователя импульсов

Результат деления цифроаналоговым и функциональным преобразователями преоб-!

О разуется согласно выражению (323974

Составитель H. Федоров

Редактор E. Конча Техред И. Верее Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2962/50 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

ПроизводствекHo-полиграфическое предприятие, г. Ужгор«д, у:I. Проектная. 4

1годключен к входу аналого-цифрвого преобразователя, а выход — - к второму входу элемента И и к тактовому входу триггера, выход которого подключен к третьему входу элемента И, выход элемента И соединен с входом разрешения счета счетчика, входом управления генератора импульсов и «ерез третий блок задержки -- с входом управления четвертого регистра памяти, выход счетчика подключен к информационному входу четвертого регистра памяти, выход которого подключен к информационному входу генератора импульсов, а генератор тактовых импульсов соединен с тактовым входом счетчика, выход которого является вторым выходом устройства.