Преобразователь частоты в код

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах частотной автоматики энергосистем. Расширение функциональных возможностей достигается за счет преобразования частоты как в код, так и в напряжение, временной интервал и напряжение, пропорциональное квадрату частоты. Цель достигается за счет введения в устройство, содержащее счетчик 1 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 2, компаратор 5, генератор 4 эталонной частоты, триггер 3, двух регистров 7 и 10, устройства 11 выборки и хранения цифрового компаратора 6 и двух динамических элементов 8 и 9 усреднения. При этом все функции преобразования осуществляются на базе одного счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя за период входной частоты T<SB POS="POST">х</SB>, причем устранение влияния погрешности дискретности импульсов генератора эталонной частоты на точность преобразования частоты в напряжение достигается за счет наличия синхронизации между процессом формирования импульса калиброванной длительности T<SB POS="POST">о</SB> и колебаниями генератора эталонной частоты, а также между процессом динамического усреднения формируемой импульсной последовательности и периодом входной частоты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1607078 A 1 (51)5 Н 03 М 1 60

КРОВ,"1@3

Ы 1.11 И"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4496531/24-24 (22) 20.10.88 (46) 15.11.90. Бюл. № 42 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) В. У. Кизилов, В. М. Максимов, В. В., Шамаев и А. А. Кашин (53) 681.325 (088.8) (56) Патент Великобритании № 1485377, кл. G 01 R 23/06, 1977.

Ермолов Р. С. Цифровые частотомеры.

Л.: Энергия, 1973, с. 13, рис. 1 — 7.

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В

КОД (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах частотной автоматики энергосистем. Расширение функциональных возможностей достигается за счет преобразования частоты в напряжение и временной интервал. Цель достигается за счет введения в устройство, содержащее счетчик 1 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 2, компаратор 5, генератор 4

1607078

UoTo

Ucp i == = uoTof..

T„ (2) 40

55 эталонной частоты, триггер 3, двух регистpob 7 и 10, устройства 11 выборки и хранения цифрового компаратора 6 и двух динамических элементов 8 и 9 усреднения.

При этом все функции преобразования осуществляются на базе одного счетчика импульсов и цифроаналогового преобразователя за период входной частоты Т„, причем устранение влияния погрешности дискретности импульсов генератора эталонной часИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах частотной автоматики энергосистем при построении измерительных систем частоты.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет преобразования частоты в напряжение и временной интервал.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — поясняющие диаграммы и схема динамического элемента усреднения.

Преобразователь частоты в напряжение и цифровой код содержит счетчик 1 имнульсов, ЦАП 2, триггер 3, генератор 4 эталонной частоты, компаратор 5, цифровой компаратор 6, регистр 7 памяти и динамические элементы 8 и 9 усреднения, регистр 10 navisти и устройство 11 выборки и хранения.

Динамические элементы выполнены на интеграторе 12 и элементе 13 памяти и переключателе 14.

Преобразователь работает следующим образом.

B течение одного цикла, равного периоду сети, устройство осуществляет пять функций преобразования. В начале каждого периода контролируемой сети счетчик 1 импульсов сбрасывается в нулевое состояние.

На выходе цифового компаратора 6 также устанавливается состояние «О». С приходом фронта выходного импульса генератора 4 эталонной частоты триггер 3 переводится в состояние «О», что соответствует началу формирования на входе динамического- элемента 8 усреднения импульса калиброванной деятельности. Выходные импульсы генератора 4 эталонной частоты начинают заполнять объем счетчика 1 импульсов. Цифровой компаратор 6 сравнивает выходной код счетчика 1 импульсов с кодом уставки

N = 2" и в момент наступления их равенства выходной сигнал компаратора 6 переходит в состояние «1». С приходом очередного фронта импульса генератора 4 эталонной частоты триггер 3 устанавливается в состояние «1», что соответствует окончанию формирования на входе динамического элетоты на точность преобразования частоты в напряжение достигается за счет наличия синхронизации между процессом формирования импульса калиброванной длительности То и колебаниями генератора эталонной частоты, а также между процессом динамического усреднения формируемой импульсной последовательности и периодом входной части. 2 ил. мента 8 усреднения импульса калиброванной длительности Òo. При этом длительность Т формируемого импульса будет равна

To = N Т 2" . Tð, (1) где N=2" — код уставки, задаваемой на срабатывание цифрового компаратора 6.

Длительность То будет всегда состоять из суммы целого числа периодов Т„генератора 4 эталонной частоты благодаря наличию синхронизации между процессом формирования калиброванного импульса и колебаниями генератора 4 эталонной частоты.

Динамический элемент 8 усреднения стабилизирует ампитуду 1 4 калиброванного импульса, выделяет среднее значение напряжения Ucpi формируемой импульсной последовательности за один период T„ контролируемой сети и запоминает в конце каждого периода Т„ полученное значение напряжения, равное

Как видно из выражения (2), выходное напряжение Ucp динамического элемента 8 усреднения пропорционально частоте 1„контролируемой сети.

Динамический элемент 8 усреднения выполняется по известной схеме на базе интегратора 12 и элемента 13 памяти (фиг. 2).

Второй вход элемента 13 памяти подключен к входной шине устройства, что обеспечивает равенство интервала усреднения периоду Т„ контролируемой сети и позволяет при наличии указанной синхронизации между. процессом формирования импульса калиброванной длительности и импульсами генератора 4 эталонной частоты исключить влияние погрешности дикретности импульсов генератора 4 эталонной частоты на точность преобразования частоты в напряжение.

Компаратор 5 сравнивает по величине выходное напряжение динамического элемента 8 усреднения с выходным напряжением

ЦАП 2 и в момент наступления их равенства переносит цифровой код с выхода счетчика l импульсов в регистр 7 памяти. Величи1607078 на переносимого при этом кода Nt будет определяться из выражения: 1% "

UcP 1 (3)

NuAo ИЛ где U„ — опорное напряжение питания

ЦАП;

NuAo — объем ЦАП.

Откуда с учетом (2) получим

1,1 Uo To A> — <щ. Х.

1- о л

Как видно из выражения (3), код N, переносимый в регистр 7 памяти, будет прямо пропорционален частоте 1„контролируемой сети. 15 (4) На выходе компаратора 5 вырабатывается импульс, длительность т которого будет прямо пропорциональна частоте контролируемой сети т = motif (5)

Динамический элемент 9 усреднения стабилизирует амплитуду вырабатываемого импульса и выделяет среднее значение напряжения Ucp.2 за период Т, контролируемой сети, величина которого будет равна иОТ

UcP 2—

T„ (6) 20

Откуда с учетом (5) получим

1- ОК1(х 2

1-1сР.2 = — т — = 1 1х, гx (7) 30

В конце каждого периода Т„контролируемой сети значение цифрового кода, пропорциональное периоду Т„, переносится с выхода счетчика 1 импульсов в регистр 10 памяти, а величина выходного напряжения

ЦАП 2, также пропорциональная периоду T„ запоминается устройством 11 выборки хранения.

Одновременно с началом следующего периода процесс преобразования начнет повторяться.

45 где k — коэффициент пропорциональности.

Как видно из выражения (7), выходное напряжение U 1.2 динамического элемента 9 усреднения будет прямо пропорционально квадрату частоты 1,", контролируемой 35 сети.

Формула изобретения

1. Преобразователь частоты в код, содержащий последовательно соединенные счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, триггер, генератор эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет преобразования частоты в напряжение и временной интервал, введены цифровой компаратор, регистр памяти и динамический элемент усреднения, управляющий вход которого соединен с входом установки в «О» счетчика импульсов и является входной шиной, информационный вход соединен с выходом триггера, а выход является первой выходной шиной и соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом регистра памяти, выход которого является второй выходной шиной, счетный вход счетчика импульсов объединен с входом синхронизации триггера и подключен к выходу генератора эталонной частоты, выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими информационными входами регистра памяти и первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого являются шиной эталонного кода, а выход соединен с информационным входом триггера.

2. Преобразователь по и. 1, от,гичающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет преобразования частоты в напряжение, пропорциональное квадрату частоты, и в напряжение и код, пропорциональные периоду контролируемой частоты, введены второй динамический элемент усреднения, второй регистр памяти и устройство выборки и хранения, выход которого является третьей выходной шиной, информационный вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя. а управляющий вход соединен с входной шиной и с управляющим входом второго регистра памяти, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика, а выход является четвертой выходной шиной, информационный вход второго динамического элемента усреднения соединен с выходом компаратора, управляющий вход соединен с входной шиной, а выход, является пятой выходной шиной.

1607078

Сос авитель И. Романова

Редактор О. Спесивых Техрсд А. Кравчук Корректор Н. Ренская

Заказ 3555 Т-.ðаж 668 Подписное

BHMHIIN Государственного ко аитеIа по изобретениям H открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау инская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Г!агент», г. Ужгород. ул. Гагарина, 101