Преобразователь частоты в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и контроля скорости вращения исполнительных устройств Целью изобретения является обеспечение автоматического выбора диапазона измерений. Преобразователь содержит датчик 1 частоты, триггеры 4 и 5, элементы И 8,9,10, реверсивный счетчик 13, генератор 7 опорной частоты, счетчик 12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) (sl)s Н 03 M 1/60, 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 11 (! gß

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i 2/1 ÔÔ * г с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847416/24 (22) 03.07,90 (46) 30.07.92. Бюл. t+ 28 (72) В.С.Сущенко (56) Коломеец О.М. и др. Автоматический выбор диапазона измерений в цифровых приборах. М,: Энергия, 1980, с. 40.

Авторское свидетельство СССР

Ю 1173520, кл. H 03 М 1/50, 1985, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В КОД

2 с (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и контроля скорости вращения исполнительных устройств. Целью изобретения является обеспечение автоматического выбора диапазона измерений. Преобразователь содержит датчик 1 частоты, триггеры 4 и 5, элементы И 8, 9, 10, реверсивный счетчик 13, генератор 7 опорной частоты, счетчик 12

1751851 импульсов, задатчик 20 кода, В него введены триггер 6. элемент задержки 17, четвертый элемент И 11, регистр 15, блок 16 индикации, второй реверсивный счетчик 14, ПЗУ 18 и 19, элементы ИЛИ 21, 22. Устройство позволяет в зависимости от выходного слова счетчика 13 выбирать новый диапазон измерений частоты путем изменения устав ки в задатчике кода 20, адрес которой опреИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и контроля скорости вращения исполнительных устройств, Известно устройство — преобразователь частоты в код, — содержащее датчик частоты, триггер, два элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, Известно устройство — преобразователь частоты в код, — содержащее датчик частоты, первый и второй триггер, три элемента И, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, задатчик кода числа, Однако в известном устройстве эадатчик кода управляется оператором путем задействования необходимых тумблеров. Это не позволяет при значительном изменении частоты переходить автоматически на другой диапазон измерений и предполагает постоянный контроль со стороны оператора за диапазоном измерений путем коммутации тумблеров в задатчике числа. Этот недостаток наиболее существенен для исполнительных устройств, частота вращения которых может изменяться в значительных пределах, Цель изобретения — обеспечение автоматического выбора диапазона измерений, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь частоты в код, содержащий датчик частоты, первый и второй триг- гер, три элемента И, первый реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, счетчик импульсов, задатчик кода, причем выход датчика частоты соединен с входом установки в единицу nepeoro триггера, установочный вход nepaoro реверсивного счетчика, вход разрешения считывания задатчика кода, выходы первого реверсивного счетчика являются первой выходной шиной устройства и суммирующий и вычитающий входы деляется состоянием выходов счетчика 14, который управляется кодами ПЗУ 18 и 19.

Значение уставки записывается в регистр

15 и отображается блоком индикации 16, Формирование импульсов управления счетчиком 14 происходит в каждом цикле измерений, для чего служат элемент,17 задержки, элемент И 11, элементы ИЛИ 21 и 22, регистр 6. 1 ил, соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход

5 объединен с первыми входами второго и третьего элементов И, входом синхронизации второго триггера и подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход второго злемента И объединен с вторым

10 входом третьего элемента И и подключен к прямому выходу второго триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответст15 вующими выходами задатчика кода, а выход переполнения соединен с входом установки в ноль первого триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера, введены третий

20 триггер, элемент заДержки, четвертый элемент И, регистр, блок индикации, второй реверсивный счетчик, два постоянных запоминающих устройства и два элемента ИЛИ, причем адресные входы постоянных запо25 минающих устройств объединены и подключены к соответствующим выходам первого реверсивного счетчика, а их входы считывания также объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, первый вход

30 которого объединен с входом элемента задержки, входом разрешения записи данных счетчика импульсов и регистра и подключен к выходу датчика частоты, выходы первого и второго постоянных запоминающих уст35 ройств соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и суммирующим и вычитающим входами ВТорого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими

40 адресными входами задатчика кода и входустановки в "0" объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является шиной

"Исходное", второй вход второго элемента

ИЛИ соединен выходом первого элемента

45 ИЛИ, а выход с входом установки в "0" третьего триггера, вход установки в "1" которого

1751851

35

45

55 соединен с выходом элемента задержки и прямой выход — с вторым входом четвертого элемента И и является шиной Тотовность", при этом выходы задатчика кода соединены с соответствующими информационными входами регистра и являются второй выходной шиной, выходы регистра соединены с соответствующими входами блока индикации.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 частоты, например, на основе источника 2 излучения и чувствительного элемента 3, триггеры 4-6, генератор 7 опорной частоты, элементы И . 8-11, счетчик 12 импульсов, реверсивные счетчики 13 и 14, регистр 15, светодиоды 16, элемент 17 задержки, ПЗУ 18 и 19, задатчик

20 кода, элементы ИЛИ 21 и 22.

Датчик 1 частоты может состоять из источника 2 излучения и чувствительного элемента, которые разделены перфорированным диском 23, закрепленным на одном валу с исполнительным механизмом, частота которого измеряется. Выход чувствительного элемента 3 датчика 1 частоты соединен с установочным входом счетчика 13, единичным входом триггера 5, входами разрешения записи данных счетчика 12 и регистра

15„входом считывания задатчика кода 20, выполненного в виде ПЗУ, входом элемента

17 задержки и первым входом элемента И

11. Выходы счетчика 13 соединены с адресными входами ПЗУ 18 и 19, а их входы считывания соединены с выходом элемента И

11. Выход ПЗУ 18 соединен с суммирующим входом счетчика 14 и первым входом элемента ИЛИ 21, а выход ПЗУ 19 соединен с вычитающим входом счетчика 14 и вторым входом элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ

22, выход которого соединен с входом сброса триггера 6. Выход последнего подключен к второму входу элемента И 11 и является выходом "Готовность", Сигнал "Исходное" подается на вход сброса счетчика 14 и второй вход элемента ИЛИ 22, Установочный вход триггера 6 соединен с выходом элемента 17 задержки. Выходы счетчика 14 соединены с адресными входами задатчика 20 кода, выходы которого подключены к входам записи данных счетчика 12 и регистра

15 и являются выходами считывания кода числа во внешнее устройство. Выходы регистра 15 подключены к соответствующим входам блока 16 индикации, выполненного в виде матрицы светодиодов, Выход переноса счетчика 12 соединен с нулевым входом триггера 5, прямой выход которого соединен с информационным входом триггера 4, а инверсный выход — с первым входом элемента И 10. выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 13, а суммирующий вход счетчика 13 соединен с выходом элемента И 9. Второй вход последнего соединен с вторыми входами элементов И 8 и 10, синхровходом триггера 4 и выходом генератора 7 опорной частоты. Выход элемента И 8 соединен со счетным входом счетчика 12, а первый вход — с первым входом элемента И 9 и прямым выходом триггера 4, Устройство работает следующим образом, Перед началом работы на вход "Исходное" подается высокий логический потенциал, который устанавливает в "0" второй реверсивный счетчик 14 и третий триггер 6, через открытый элемент ИЛИ 22, при этом снимается сигнал "Готовность",и на адресных входах задатчика 20 кода появляются нули. Отсутствие сигнала "Готовность" сигнализирует о том, что съем информации с выходов первого реверсивного счетчика 13 и задатчика 20 кода запрещен, Ближайшим импульсом с выхода чувст1 вительного элемента 3 датчика 1 частоты, подаваемым на установочный вход, сбрасывается реверсивный счетчик 13, переписывается код числа по нулевому адресу задатчика 20 кода в счетчик 12 импульсов и регистр 15, при этом высвечиваются соответствующие этому коду светодиоды блока

16 индикации. Через некоторый временной интервал, определяемый постоянной времени элемента 17 задержки триггер 6 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И 11 и выдавая сигнал Тото в ность", Аналогичным импульсом с выхода датчика 1 частоты триггер 5 устанавливается в единичное состояние, переводя в это же состояние ближайшим импульсом с выхода генератора 7 опорной частоты и триггер 4, который открывает элементы И 8, 9, и импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 и счетный вход счетчика 12. Импульсом переполнения счетчика 12 триггер 5 возвращается в исходное положение, при этом ближайшим импульсом с генератора 7 опорной частоты триггер 4 устанавливается в "0" и закрывает элементы И 8 и 9, Суммирование импульсов счетчиком 13 прекращается. В это же время единичный сигнал с инверсного выхода триггера 5 открывает элемент И 10 и импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты начинают поступать на вычитающий вход счетчика 13.

1751851

n(OI "— 1) где n — число диапазонов;

Di — кратность перекрытия.

Период следования импульсов на выходе датчика 1 частоты зависит от скорости 45 вращения его кодового диска и количества импульсов N, снимаемых за один обо60 рот Т„=

Время, в течение которого триггер 4 на- 50 ходится в единичном состоянии, равно

М

Т1 = —,, \ тги где бги — частота импульсов генератора 6.

Время, в течение которого триггер 5 на- 55 ходится а нулевом состоянии, равно Г2 = Тх — Т1.

Значение выходного слова счетчика 13 йсч за один период следования импульсов с датчика 1 частоты

Следующим импульсом с выхода датчика 1 частоты триггер 5 вновь переходит в единичное состояние, элемент И 10 закрывается, вычитание в счетчике 13 прекращается, а имеющийся на его выходах код 5 считывается сигналом на установочном входе этого счетчика. Код поступает во внешние устройства и на адресные входы ПЗУ 18 и 19. При этом счетчик 13 сбрасывается в "0" и начинается очередной цикл преобразова- 10 ния, Тем же импульсом с выхода чувствительного элемента 3 датчика 1 частоты происходит считывание информации из.

ПЗУ 18 и 19.

В ячейках ПЗУ 18 записана единица для 15 близких к нулю значений выходного слова счетчика 13, которое поступает на адресные входы ПЗУ 18, когда необходимо увеличить число М, записываемое из него в счетчик 12, что приводит к изменению диапазона для 20 измерения более низких частот. При этом для той же частоты импульсов с датчика 1 частоты значение выходного слова счетчика

13 при очередном измерении будет значительно больше нуля, что позволит увеличить 25 точность измерений, По аналогии в ячейках

ПЗУ 19 записана "1" для близких к максимальному значений выходного слова сче гчика 13, когда необходимо уменьшать число для измерения более высоких частот. Усло- 30 вия выбора границ кода в выходном слове счетчика 13 для перехода к другому диапазону измерения определяются в каждом конкретном случае, исходя из требований к их погрешности. Число диапазонов выбира- 35 ется на основании следующего критерия точности

Мсч = (х1 — г2) ги = 2M — Тх ги =

=2М тги.

60 мй

При считывании кода единицы с выхода какого-либо ПЗУ 18 или 19 содержимое счетчика 14 меняется на единицу, образуя новый адрес для считывания числа М в счетчик 10 в другом диапазоне измерений, При этом сигнал с выхода соответствующего ПЗУ 18 или 19 проходит также через элементы ИЛИ

21 и 22 и сбрасывает триггер 6, снимая сигнал "Готовность", закрывая элемент И 11 и блокируя процесс считывания информации с ПЗУ 18 и 19 в очередном цикле и реобразования.

Таким образом следующий цикл преобразования проходит с предыдущим значением числа М, переписываемого иэ ПЗУ 20 в счетчик 12 при снятом сигнале "Готовность", а значит информация о частоте с выходов счетчика не считывается, так как не удовлетворяет требованиям точности, Следующим после блокировки устройства импульсом с выхода датчика 1 частоты задатчик кода 20 считывает новое значение числа M а счетчик 12, адрес которого определяется изменившимся состоянием выходов счетчика 14, тем самым осуществляется переход в новый диапазон измерений. Однако этот импульс не проходит через закрытый элемент И 11 и выходное слово счетчика

13 не вызывает реакции ПЗУ 18 и 19, так как оно было вычислено со старым значением числа M. Этот же импульс, проходя через элемент 17 задержки. переводит триггер 6 в единичное состояние, восстанавливая сигнал Готовность" и открывая элемент И 11, причем задержка времени выбирается такой, чтобы элемент И 11 открывался уже после прохождения импульса с датчика 1 частоты. Полученное в данном цикле преобразования значение выходного слова счетчика 13 и значение кода числа M с выхода задатчика кода 20 считывается во внешние устройства, так как сигнал Готовность" имеется.

Таким образом по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет автоматически изменять диапазон измерений преобразователя при получении кодов значений частоты близких к нулю и близких к максимальному, Это позволяет без участия оператора контролировать частоту тех исполнительных устройств, у которых она может меняться значительно (например частота вращения двигателя под нагрузкой и на холостом ходу).

1751851

Формула изобретения

Составитель В, Сущенко

Техред М,Моргентал Корректор О Кравцова

Редактор С, Лисина \, Заказ 2697 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Преобразователь частоты в код, содержащий датчик частоты, выход которого соединен с входом установки в "1" первого 5 триггера, установочным входом первого ре- . версивного счетчика, входом разрешения считывания задатчика кода, выходы первого реверсивного счетчика являются первой выходной шиной устройства, а суммирующий 10 и вычитающий входы соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый вход первого элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход объединен с первы- 15 ми входами второго и третьего элементов И, входом синхронизации второго триггера и подключен к выходу генератора опорной частоты, второй вход второго элемента И объединен с вторым входом третьего элемента 20

И и подключен к прямому выходу второго триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами 25 задатчика кода, а выход переполнения соединен с входом установки в "0" первого триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера, отл ича ющи и с я тем,что, сцелью 30 обеспечения автоматического выбора диапазона измерений, в него введены третий триггер, элемент задержки, два элемента

ИЛИ, второй реверсивный счетчик, элемент

И, регистр, блок индикации и два постоянных запоминающих устройства, адресные входы которых объединены и подключены к соответствующим выходам первого реверсивного счетчика, входы считывания первого и второго постоянных запоминающих устройств объединены и подключены к выходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с входом элемента задержки, входом разрешения записи данных счетчика импульсов и регистра и подключен к выходу датчика частоты, выходы первого и второго постоянных запоминающих устройств соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и суммирующим и вычитающим входами второго реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами задатчика кода, а вход установки в "0" объединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является шиной

"Исходное", второй вход второго элемента

ИЛИ соединен с выходом первого элемента

ИЛИ, а выход — с входом установки в "0" третьего триггера, вход установки в "1" которого соединен с выходом элемента задержки, а прямой выход — с вторым входом четвертого элемента И и является шиной Готовность", при этом выходы задатчика кода соединены с,соответствующими информационными входами регистра и являются второй выходной .шиной, выходы регистра соединены с соответствующими входами блока индикации.