Файл: Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры.pdf

В относительно простых

измерительных

системах

вычислитель­

н а я м а ш и н а

отсутствует. Поэтому возникает необходимость в

спе­

ц и а л ь н ы х м а с ш т а б и р у ю щ и х

устройствах,

в х о д я щ и х

непосредст­

венно в состав И И С .

В системах с частотными и временными

сигналами установка

нуля ш к а л ы

(смещение результата измерения

на

постоянную

ве­

л и ч и н у У0 )

м о ж е т быть осуществлена довольно

просто. Д л я этого

необходимо

предусмотреть

специальные выходы

со

счетчика

ре­

значению Y0,

и

с б р а с ы в а т ь счетчик в

нуль сигналом с этого вы­

хода. Причем сброс необходимо осуществлять

при к а ж д о м

изме­

рении только один р а з .

Пусть,

например,

о б р а т н а я

выходная

х а р а к т е р и с т и к а

П И П

имеет вид:

X=f0

+ f,

где

/ — текущее

значение

частоты,

пропор­

циональное

и з м е р я е м о м у

п а р а м е т р у X;

/о — значение

частоты, со­

ответствующее

п а р а м е т р у

Х = 0.

И з м е р е н и е

частоты

с

выхода П И П

производится

в

течение

образцового времени

Т0.

После

н а ч а л а

образцового интервала

вре­

стоты

fo + f,

и к

концу

интервала

в счетчике

будет н а б р а н о

число

Ni — Tofo+Tof.

Если ж е

в

процессе

измерения

осуществить

проме­

жуточный сброс

счетчика

в нуль в момент, когда

в

нем будет

на­

б р а н о

число

Tofo,

то к концу измерения

в счетчике

о к а ж е т с я

число

N2=T0f.

Несколько сложнее обстоит дело с

умножением

полученного

результата на постоянный множитель .

П р и н ц и п и а л ь н о д л я

этой

цели

м о ж н о

использовать

специальное

упрощенное

вычислитель­

коде.

О д н а к о

д л я частотных

и временных

сигналов

гораздо

выгод­

нее

использовать

устройство,

р а б о т а ю щ е е

в

число-импульсном

коде, поскольку результат измерения таких сигналов

п р е ж д е

всего

представляется в число-импульсном коде, а затем

у ж е в

двоичном

или двоично-десятичном.

Н а рис. 5-15 представлена

структурная

схема

такого

устрой­

ства

м а с ш т а б и р о в а н и я .

П о

команде

«Запуск», поступающей

на

вход

Зп,

открываются

вентили

В и в

вычитающий

счетчик

СчВ

записывается

результат

промежуточного

измерения

Nx, п о д л е ж а ­

щий

м а с ш т а б и р о в а н и ю . Через

определенное

время,

з а д а в а е м о е

элементом

временной

з а д е р ж к и

ЗВ,

триггер

Тг

переключается

в единичное состояние, в результате

чего

оказывается

открытой

схема

совпадения

Сп2

д л я импульсов

с

генератора

Г.

Последние

начинают поступать на вход счетчика

Сч1

и делителей

частоты

Д4.

Величина

т, о б р а т н а я

м а с ш т а б н о м у коэффициенту,

вводится

в за ­

п о м и н а ю щ и й регистр

Рг.

Пусть

частота

генератора

Г

р а в н а

/о, и

коэффициент

деления

.делителя частоты

равен

п. Р а б о т а

устройства

п р о д о л ж а е т с я

в

те­

чение

времени, пока импульсы частотой f0/n

не приведут

вычитаю ­

щ и й счетчик

СчВ

к нулевому

состоянию, т. е.

T

= Nxn/f0.

(5-74)

с т в е н н о

вводится в регистр Рг,

а

п

принимаетс я р а в н ы м единице ;

2)

если

т — дробное,

в

регистр

вводится целое число, полу­

чаемо е просты м опускание м

запятой , а

коэффициен т

п в ы б и р а е т с я

р а в н ы м

п = 1 0 % где і

представляе т

собой

число

знако в после

за ­

пятой

в числе

т.

Рассмотренно е устройство

м а с ш т а б и р о в а н и я

построено

и с к л ю ­

чительно

на

узлах ,

типичных

д л я

цифровы х

измерительны х

устройств . Это позволяе т использоват ь отдельны е

узл ы

устрой ­

ства

в составе

И И С

д л я решени я

различны х измерительны х з а ­

дач . Н а п р и м е р , узл ы

ЗВ,

Тг,

Г, Сп2,

ДЧ,

Сч1,

УСр,

Рг,

Сч2

с

ука ­

з а н н ы м и

на

рис. 5-15

с в я з я м и

могут быть

использован ы в

ц и ф р о ­

вом п р е о б р а з о в а т е л е

мгновенных

значений

частоты

( а н а л о г и ч н а

схеме

рис.

1-10); узл ы Сч1,

УСр,

Рг

могут

быть

использован ы

в цифрово м

к о м п а р а т о р е

и

устройстве

сигнализаци и

выхода

па­

р а м е т р а

из

нормы;

узл ы

Г,

Сп2,

ДЧ,

Сч1,

УСр,

Рг

без

каких -

щимс я от

специализированног о

цифровог о

вычислительног о

устройства,

р а б о т а ю щ е г о в двоичном или

двоично - десятичном

коде .

бенностью

цифровых частотомеров как автономных приборов

является вид

кода,

в который

преобразуется измеряемая величина, а

именно:

двоично-десятичный

(или десятичный при использовании многоустойчивых элементов [51]), что

обу­

словлено удобством индикации результата измерения

в десятичной форме.

системы с

цифровыми вычислительными

машинами,

работающими, как известно,

в двоичном

коде;

2. Цифровой

преобразователь

может

не иметь собственного

устройства инди­

кации, поскольку

в измерительной

системе последнее

очень часто

централизовано;

3. Цифровой преобразователь должен работать полностью автоматически

без

какого-либо вмешательства оператора, обеспечивая

при этом такие операции,

как

выбор

пределов измерения, вида работы, точности

измерения и т. д.;

4.

Цифровой преобразователь

должен

быть

многофункциональным

устрой­

ством,

обеспечивающим выполнение,

кроме

измерительных, таких функций

по об-

СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ

.1.

Агейкин Д . И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчики контроля и регулиро-

.

вания, справочные материалы. М., «Машиностроение», 1965, 928 с. с ил.

^2. Новицкий П. В., Кнорринг В. Г., Гутников В. С. Цифровые

приборы с частот­

ными датчиками. Л., «Энергия», 1970, 423 с. с ил.

3.

Гуторова А . Н., Малыгина Н. В. Точное измерение низких

частот.— «Электро­

измерительная техника и автоматика». Ученые записки аспирантов и соиска­

телей Л П И имени М. И. Калинина, 1963, с. 37—40 с ил.

4.

Методы преобразования частоты

в код. — «Приборы и системы управления»,

1970, № 8, с 29—30 с ил.

7.

Клисторин И. Ф., Щербаченко А . М. Быстродействующий цифровой

частотомер

низких и инфранизких частот.— «Автометрия», 1970, № 2, с. 73—78 с ил.

8.

Ермолов Р. С. Цифровой прибор для измерения низкой частоты.

Авт. свид.

№ 256866. Кл. 21е, 36/03.— «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы.

Товарные знаки», 1969, № 35, с. 48.

12. Leithammer Н. Einrichtung zur dilitalen Messung ciner

Frequenz, die gering-

fugig von einer Sollfrequenz abweicht. Австр. патент,

кл. 21 e, 45 (GOl r,

23/10), № 279731.