Прямоотсчетный преобразователь частота - код

 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано в устройствах для измерения скорости. Изобретение позволяет расширить область применения преобразователя за счет обеспечения возможности непосредственной индикации результатов преобразования и повышения точности. Преобразователь содержит источник 2 входного сигнала, двоичный делитель 3 частоты , счетчик 6 импульсов, регистр 7, генератор 1 опорной частоты, выход которого соединен с входом делителя 3 частоты, а выход источника 2 входного сигнала подключен к входам счетчика 6 импульсов. Новым в устройстве является наличие переключателя 5 каналов, установочные входы которого подключены к выходу источника 2 входного сигнала, и мультиплексора 4, выход кочхзрого соединен со счетным входом счетчика 6 импульсов, а его информационные и управляющие входы подключены соответственно к выходам четных разрядов делителя 3 частоты и выходам переключателя 5 каналов, при этом информационные входы переключателя 5 каналов соединены с выходами n-го и следующих за ним разрядов делителя 3 частоты, 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 03 М 1/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787763/24 (22) 02.02. 90 (46) 07.08,92. Бюл, N. 29 (71) База производственно-технического обслуживания Производственного объединения "Саратовнефтегеофизика" (72) Н..Л.Янченко и В.M,Ýêçàðõo (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 1004907, кл. G 01 R 23/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

М 1231612, кл. H 03 М 1/60, 1984. (54) ПРЯМООТСЧЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА — КОД (57) Изобретение относится к автоматйке и измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано в устройствах для измерения скорости. Изобретение позволяет расширить область применения преобразователя за счет обеспечения возможности непосредственной индикации результатов

<и>5U ап 1 753595 А1 преобразования и повышения точности, Преобразователь содержит источник 2 входного сигнала, двоичйый делитель 3 частоты, счетчик 6 импульсов, регистр 7, генератор t опорной частоты, выход которого соединен с входом делителя 3 частоты, а выход источника 2 входного сигнала подключен к входам счетчика 6 импульсов. Новым в устройстве является наличие переключателя 5 каналов, установочные входы которого подключены к выходу источника 2 входного сигнала, и мультиплексора

4, выход которого соединен со счетным входом счетчика 6 импульсов, а его йнформационные и управляющие входы подключены соответственно к выходам четных разрядов делителя 3 частоты и выходам переключателя 5 каналов, при этом информационные входы переключателя 5 каналов соединены с выходами и-го и следующих за ним разрядов делителя 3 частоты, 1 з.п. ф-лы, 4 ил, i

1753595

ЛК

fr> = ICi = а,ti где hNi = Ni = Иь1, 1

Так как в нашем случае Й = — гл-1, t =

=2ть1, то

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано в устройствах измерения скорости, 5

Цель изобретения — расширение области использования за счет обеспечения возможности непосредственной индикации результатов преобразования и повышение точности. 10

На фиг. 1 изображена структурная схема прямоотсчетного преобразователя частоты в код; на фиг. 2 — схема переключателя каналов; на фиг.3 —; на фиг. 4 — графики гиперболической зависи- 15 . мос ги и ее аппроксимации, -:

I! рямоотсчетный преобразователь частоты в код содержит генератор 1 опорной частоты, источник 2 входного сигнала, двоичный делитель 3 частоты, мультиплексор 4, .20 переключатель 5 каналов, счетчик 6 импульсов, регистр 7.

Переключатель 5 каналов состоит из мультиплексора 8 и счетчика 9 импульсов.

Принцип преобразования основан на 25 кусочно-линейной аппроксимации гиперболической зависимости между частотой и периодом входного си гнала (фи r. 4).

Координаты соседних узловых точек аппроксимации отличаются в два раза. Каждый 30

1-й участок аппроксимации описывается зависимостью

% = Йь1- Kit, (1) где К вЂ” коэффициент (угол наклона) I-ro участка аппроксимации, равный значению час- 35 тОтЫ.frI ЗаПОЛНЕНИя СЧЕтЧИКа 6 ИМПУЛЬСОВ В пределах I-ro участка;

t — текущее время в пределах I-ro участка аппроксимации 0 t Ась где Лti = tlть1 40

М1-1 — выходной код счетчика 6 в начальной узловой точке I-го участка, одновременно являющейся конечной узловой точкой (И)-ro участка аппроксимации;

Nt — текущий код счетчика 6 в момент 45 времени t.

Из выражения (1), записанного для конечной узловой точки I-ro участка, определяем частоту заполнения счетчика 6 импульсов в пределах I-го участка апрокси- 50 мации

2NI 1 N) — 1 1 (2) г! ti 2 t > 1 4 г! 1

Таким образом, счетчик 6 заполняется импульсами с уменьшающейся в четыре раза, каждый раз по достижении следующего участка аппроксимации частотой. Формирование координат узлов аппроксимации, равно как и времени задержки to = 1/fo (спустя которое должен начинаться счет импульсов), происходит в двоичном делителе 3 частоты. С выходов четных разрядов этого же делителя снимаются импульсы с частотами

1гь отличающимися друг от друга в четыре раза.

Начальное значение выходного кода счетчика No, численно равное максимальному значению измеряемой частоты fo, выбирается кратным степени числа 2: No = 2n, 1 откуда to = —.

2"

Из формулы (2) для первого участка аппроксимации имеем

fry= + — -2 .

1 Nî 2п-1 (3)

7 to где f,1 — частота импульсов, поступающих с выхода 0-го разряда делителя частоты.

Следовательно, на вход делителя 3 должны поступать импульсы о частотой

fro = 2frt = 2 ". (4)

Эта форчула служит для расчета частоты генератора 1 оповной частоты.

Из формул (3 и 4)

1 No .2" о

to= = — = =2 Тго, (5) г1 fro где Тго = — — период генератора 1 опорной

1 тго частоты.

Преобразователь работает следующим образом.

Источник 2 входного сигнала формирует импульс сброса (диаграмма 10), который производит запись выходного кода счетчика

6 импульсов, соответствующего значению частоты предыдущего преобразования, в регистр 7, а также сбрасывает делитель 3 частоты и переключатель 5 каналов в нулевое состояние. После выполнения этих действий задним фронтом импульса сброса производится установка начального кода

No = 2" в счетчик 6 импульсов, Последний может быть двоично-десятйчным и, следовательно, иметь. число двоичных разрядов, большее.

Тактовые импульсы частоты f«с генератора 1 опорной частоты поступают на вход двоичного делителя 3 частоты, совмещающего функции формирования времени задержки to, выработки ряда частот fr) u

1753595 формирования импульсов, соответствую- Вход нулевого канала мультиплексора 4 щих моментам времени ti узловых точек an-.- является свободным (ни с чем не соединен, проксимации, либо заэемлен), поэтому на счетчик 6 имИз диаграммы 11 (фиг. 3) видно, что пер- пульсов с момента начала преобразования вый положительный перепад (передний 5 и до момента со импульсы с мультиплексора фронт первого импульса) после начала пре- 4 не поступают, т.е. осуществляется необхообразования, соответствующий моменту димая для работы преобразователя задержвремени to, появится на выходе п-го разряда ка. делителя 3 частоты. Это произойдет после В момент времени to на вход реверсивотсчета 2" импульсов с периодом Tro гене- 10 ного счетчика 6 импульсов через открывратора 1 опорной частоты (5). Далее первый . шийся с помощью переключателя 5 каналов положительный перепад, соответствующий первый канал мультиплексора 4 начинают моменту времени t< (первая узловая точка, поступать импульсы частотой fr< с нулевого фиг. 4), появится на выходе (и+1)-го разряда разряда делителя 3 частоты. Число этих имделителя 3 (диаграмма 12), 15 пульсов, вычитаемое из начального кода No, Первый перепад в момент t; появится на записанного в счетчике 6. дает текущее знавыходе (n+i)-ro разряда делителя 3(диаграм- чение кода частоты входного сигнала на мы 13 — 15), первом участке аппроксимации, По достиВариант переключателя .кодов (фиг. 2) жении следующих за to моментов времени: работает следующим образом, 20 ti, tz, .„, ti по входу счетчика 6 последоваИмпульсы (перепады) с выходов п-ro и тельно подключаются (с помощью переклюследующих разрядов делителя 3 поступают чателя каналов 5) соответственно 2, 3, ...,! на информационные входы мультиплексора каналы мультиплексора 4, которые соедине8.переключателя 5 каналов (фиг. 2). Комму- ны с выходами следующих после нулевого тацией входов мультиплексоров 4 и 8 управ- 25 четных разрядов делителя 3. Так как на этих ляет счетчик 9 переключателя 5 каналов, В выходах присутствуют импульсы с частотаначале преобразования счетчик 9 сбрасыва- ми fr /4, fr>/16...„ frt/4, то с мультиплекется в нуль импульсом сброса с источника 2 сора 4 на счетчик 6 импульсов поступает входного сигнала. При этом нулевой код с последовательность убывающих по частоте выходов счетчика 2 поступает на управляю- 30 импульсов (диаграмма 17), в результате чего щие входы мультиплексоров 4 и 8, адресуя на выходе счетчика 6 воспроизводится куих нулевые информационные входы, или сочно-линейная аппроксимация функции иными словами, открывая нулевые каналы М® где N — двоично-десятичный(илидвоичмультиплексоров 4 и 8, В момент времени 1О ный эле зависит от области использования) первый перепад с выхода n-ro разряда де- 35 код текущего значения частоты входного лителя 3 через открытый нулевой канал сигнала (фиг., 4). мультиплексора 8 поступает на тактовый При поступлении очередного импульса вход (вход С) счетчика 9 и переключает его с источника 2 входного сигнала процесс из нулевого состояния в первое (код 1). преобразования заканчивается(происходит

При этом оказываются адресованы и от- 40 запись кода N из счетчика 6 в регистр 7) и крываются первые каналы мультиплексорбв начинается следующее преобразование, 4 и 8 (нулевые каналы при этом закрывают- Ф о р м у л а и з î б р е т е н и я ся). Поэтому следующие за первым перепа- 1, Прямоотсчетный преобразовательчады (импульсы) с выхода и-го разряда стота-код, содержащий источник входного делителя 3 не проходят на вход счетчика 9. 45 сигнала, выход которого соединен с управЗато первый перепад с(п+1)-го разряда де- ляющим входом счетчика импульсов, вхолителя 3, появляющийся в момент времени дом занесения регистра и входом установки

t< (абсцисса первой узловой точки), через в "0" делителячастоты,входкоторогосоедиоткрытый первый канал мультиплексора 8 ненсвыходом генератораопорнойчастоты, переключает счетчик 9 в следующее состоя- 50 выходы счетчика соединены с соответствуние (код 2). При этом открываются вторые ющими информационными входами региствходы (каналы) мультиплексоров 4, 8 и т,д, ра, выходы которого являются выходной

Сигналы на входе счетчика 9 изображены на шиной, отличающийся тем, что, с целью диаграмме 16. Возможны и другие варианты расширения .области применения и новыисполнения переключателя каналов 5. Не- 55 шения точности, в него введены переключаобходимо лишь, чтобы переключение вхо- тель каналов и мультиплексор, выход дов (каналов) мультиплексора 4 проходило которого соединен со счетным входом счеттолько в моменты прихода первых положи- чика импульсов, управляющие входы соедительныхперепадовсигналовс выходовп-го нены с соответствующими выходами и следующих разрядов делителя 3 частоты. переключателя каналов, а информационные

1753595

10 входы соединены с выходами четных разрядов делителя частоты, выходы с и-го по n +

+m-й которого соединены с первого по m-й управляющими входами переключателя каналов, вход установки в "0" которого соеди- 5 нен с выходом источника входного сигнала.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что переключатель каналов выполнен на счетчике импульсов и мультиплексоре, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, вход установки в "0" которого является входом установки в "0" переключателя каналов, а выходы соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора и являются выходами переключателя каналов, управляющими входами которого являются управляющие входы мультиплексора.

1753595

4 8,=Лр /,-O,) Составитель И, Романова

Техред М.Моргентал Корректор И. Шулла

Редактор М. Бланар

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

Заказ 2775 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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