Устройство для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов

И А Н ИО П С Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Соцналистичаскик республик

Оц 501е2З (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено020223 (Я) 1878411/18-10 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.0878. Бюллетень,% 29 (45) Дата опубликования описания 2206.78 (51) М. Кл. (01 к 23/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР го делам изобретений и открытии (53) УДК

621З17361 (088.8) (72) Автор изобретения

С.В. Жевнеров (7!) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ИГНОВЕННОЙ

ЧАСТОТЫ МЕДЛЕННО МЕНЯЮЩИХСЯ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к области электрических измерений и преднаэна чено для измерения мгновенной частоты процессов малой скорости. Такими процессами являются, в частности, временные дрейфы усилителей постоянного тока, переходные процессы в цепях с большими значениями постоянной времени; физиологические параметры: частота пульса, дыхания н т.д.

Известно устройство аналогичного назначения, функциональная схема которого содержит преобразователь временного интервала в напряжение, формирователь гиперболической функ- 15 ции и старт-стопную схему управления.

Погрешность измерения этим устройством значительна, что обусловлено недостаточно высокой степенью точности воспроизведения гиперболической функции, связанной с применением метода кусочно-линейной аппроксимации на диодно-реэисторных цепях.

В результате этого не обеспечивается достаточная линейность шкалы измерения. Быстродействие устройства низкое, что связано с использованием механических реле. На уменьшение быстродействия влияет и то обстоятельство, что процесс измерения начинается только со второго импульса, а первый импульс, поступивший. íà схему измерения, подготавливает ее к работе, Схема устройства сложна s настройке, вследствие применения аналогового функционального преобраэоватеЛя. устройство требует стабильных источ» ников зарядного напряжения с высоки" ми требованиями к их температурной стабильности. Для перестройки диапазонов измерения необходимо проиэво" дить смену времяэадающих емкостей, что неудобно в эксплуатации.

Все это сужает возможные области применения известного устройства

Цель предлагаемого иэобретения— повышение быстродействия и точности измерения.

Эта цель достигается тем, что преобразователь временного интервала в напряжение выполнен в виде управляемых посредством триггера генератора пилообразного напряжения и кипп-реле разряда, а формирователь гиперболической функции — в виде импульсного генератора с линейной модуляционной характеристикой, связанного через электронный ключ со стар+-столной схемой, состоящей иэ взаимно связан501623 ных электронных ключей и триггеров, также управляемых посредством упомянутого триггера; при этом выход формирователя гиперболической функции через электронный ключ соединен с выходами генератора опорной частоты и в=его устройства. 5

Такое выполнение функциональной схемы устройства позволяет расширить воэможности его использования, так как схема некритична к изменениям температуры, в меньшей степени кри- 10 тична к напряжению питания, проста в настройке, удобна в эксплуатации и в ней отсутствуют механические элементы.

На фиг. 1 приведена функциональ- )5 ная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы era работы.

Основными узлами устройства является функциональный преобразователь 1, формирователь 2 гиперболическОй функ- () ции и опорный генератор 3. Функциональиый преобразователь 1 включает в себя триггер Те 1, кипи-реле разряда КР и генератор пилообразного напряжения ГПН, состоящий из генератора тока ГТ„ эталонной (запоминающей) емкости С и цепи разряда эталонной емкости ЦР; формирователь 2 эт гиперболической функции содержит импульсный генератор с линейной модуляционной характеристикой HI È, элек30 тронный ключ Кl и старт-стопную схему, состоящую из триггеров Тг 2;

Tr 3; Тг 4, электронных ключей К2, КЗ, К4 и диодов Дl,. Д2.

Устройство работает следующим об- 35 разом.

На счетный вход триггера Тг 1 поступают входные импульсы напряжения

U, соответствующие экстремальным значениям измеряемого процесса, вх

40 (см. фиг. 1, 2,а) . Первый входной импульс в момент,t взводит триггер

Тг 1, и на его плечах O, h устанавливаются состояния, показанные на фиг. 26, в. Перепад напряжения с пле- 4д ча Ю запускает кипп-реле КР,(фиг. 2г), в результате чего эталонная емкость

С в момент т мгновенно разряжаетST 2 ся коротким выходным импульсом с кипп-реле КР, воздействующим на разрядную цепь ЦР (фиг. 2д). Перепад напряжения, возникающий на плече с1 триггера Тг 1 воздействует на генератор тока ГТ, в результате чего осуществляется заряд только что разряженной емкости С постоянным током по линейному закону (фиг. 2 д) . Кроме запуска кипп-реле КР, перепадом напряжения с плеча 6 триггера Тг 1 в момент t осуществляется предварительная орйентация триггеров Tr 2, 60

Тг 3, Tr 4 в состояния, указанные на временных диаграммах (фиг. 2 к л, Й), Напряжение Ос. на конденсаторе

С Фт воздействует на вход импульсного генератора с линейной модуляционной характеристикой ИГМ, формирующей им-пульсы, частота следования которых меняется в зависимости от напряжения на емкости С (фиг. 2 е). С приходом следующего (второго) входного импульса Цв„ триггер Тг 1 перебрасывается в момент t> в противоположное состояние (фиг. 2 а,б,в).

При этом заряд емкости С т прекращается и на ней устанавливается постоянное напряжение

xx Tn, где 0 — напряжение на емкости С

В;

Т вЂ” период измеряемого прои цесса, С;

K — коэффициент пропорциональности.

При этом в момент т на выходе импульсного генератора ЙГМ устанавливается постоянная частота следования импульсов (фиг. 2 е):

1„.к .о -x1.К Т„, где т — частота импульсного генег ратора (Гц);

К вЂ” коэффициент пропорциональ1 ности.

С выхода генератора последовательность импульсов поступает на вход электронного ключа Kl. Так как электронный ключ Kl открывается только положительным перепадом напряжения с плеча d триггера Trl, то следовательно он откроется только в момент 1 З на время периода Тд между вторым и третьим входными импульсами (фиг. 2ж).

Через открытый ключ Kl импульсы с одинаковой частотой следования проходят на входы ключей К2, К3 формирователя 2 гиперболической функции. Учитывая, что триггеры Тг2, Тг3, Тг4 в момент tq были предварительно с.ориентированы перепадом напряжения с плеча 8 триггера Trl (фиг. 2 к,л,м), то ключ К2 открыт к моменту прихода импульсов с импульсного генератора ИГМ; а ключ КЗ закрыт. Первый импульс в момент t>ïðoõîäèò через открытый ключ К2 (фиг. 2а) и перебрасывает триггер Тг2 в противоположное состояния (фиг. 2 к). При этом триггер

Тг4, связанный с триггером Тг2, также перебрасывается в противоположное состояние (фиг. 2 м) и открывает ключ К4. Ключ К2 закрывается перепадом напряжения с плеча Е триггера Tr2, а ключ КЗ открывается через диод Дl перепадом напряжения с плеча триггера Тг2. Через открытые ключи К3, К4 второй импульс с импульсного гене. ратора ИГМ в момент t4, поступает на вход триггера Тг3 и перебрасывает его (фиг. 2 л), в результате чего возвращается в устойчивое состояние триггер Тг4 (фиг. 2 м), связанный с триггером ТгЗ. При этом ключи КЗ, К4 закрываются. Таким образом, с им501623

1 1

Г К EJg К КТ< оп- пмакс

25 пульсного генератора поступает только два импульса: первый открывает, а вто рой закрывает ключ К4 (фиг.2 и), т.е. ключ К4 открыт в промежуток време" ни t - t или на время, равное пери4 оду ймпульсного генератора где T — период импульсного генеГ ратора,. с.

Иэ приведенного соотношения очевидно, что,между периодом импульсно- (О го генератора и периодом измеряемого процесса имеет место обратно пропорциональная (гиперболическая) зависимость. К входу электронного ключа К4 подключен опорный генератор 3, вырабатывающий импульсы, частота следования которых выбирается из условия: где f — частота опорного генераоп тора, Гц;

f MAxc максимально Возмо) ная час тота измеряемого процесса.

Импульсы с выхода опорного генератора 3 проходят через открытый ключ К4 на выход устройства только эа период ТГ.Число этих импульсов пропорционально измеряемой частоте процесса.

Формула изобретения

Устройство для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов, содержащее функциональный преобразователь, формирователь гиперболической функции и опорный генератор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, функциональный преобразователь выполнен в виде триггера, киппреле разряда и генератора пилообразного напряжения, причем первый выход триггера подключен к первому входу генератора пилообразного напряжения, а второй выход триггера через кипп-реле разряда соединен с вторым входом генератора, при этом формирователь гиперболической функции выполнен в виде последовательно соединенных импулЬсного генератора электронного ключа, старт-стопной схемы и второго электронного ключа, причем выход генератора пилообразного напряения. подключен к входу импульсного генератора, вход первого электронно" го ключа соединен с первым выходом триггера, второй выход которого подключен к входам старт-стопной схемы, а второй вход второго электронного ключа соединен с выходом опорного генератора.

501623

Ьх а

ta 1(a) Р

7e 1 ) 8

ТИф

Ti4

Редактор

Заказ 4296/50 Тирам 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ъ

Ю

Рг

Et

/Г2

Щ и

7г

Составитель В. Степанов

Т.Еолоддева Техред С.веда Корректор Л. Веселовская

Филиал ь1ПП Патент, r.Óìrîðoä, ул.Проектная,4