Преобразователь частоты в код

Изобретение относится к электроизмериельной технике и может быть испо льзовано различных устройствах частотной автомаики энергосистем при построении измериельных систем частоты.

Целью изобретения является расширение ункциональных возможностей устройства а счет преобразования частоты в напряение и временной интервал.

На фиг 1 приведена блок-схема устройства- на фиг. 2 - поясняющие диаграммы и схема динамического элемента усредHf Н И Я

Преобразователь частоты в напряжение и цифровой код содержит счетчик 1 импульсов ЦАП 2, триггер 3, генератор 4 эталонной частоты, компаратор 5, цифровой компаратор 6, регистр 7 памяти и динамические Э1ементы 8 и 9 усреднения, регистр 0 памяти и устройство 1 выборки и хранения. Динамические элементы выполнены на интеграторе 12 и элементе 13 памяти и переключателе 14.

Преобразователь работает следующим

образом.

В 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. Щфро- вой компаратор 6 сравнивает выходной код счетчика 1 импульсов с кодом уставки N 2 и в момент наступления их равенства выходной сигнал koMnapaTOpa 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 элемента 8 усреднения импульса калиброванной длительности То. При этом длительность То формируемого импульса будет

.T,,„(1)

0 g - код уставки, задаваемой на срабатывание цифрового ком- пар-атора 6.

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

Динамический элемент 8 усреднения стабилизирует ампитуду Uo калиброванного 30 импульса, выделяет среднее значение напря- жения Ucpi формируемой импульсной последовательности за один период Т. контролируемой сети и запоминает в конце каждого периода Т, полученное значение напряжения , равное

Uc,.,°-° UoTof.(2)

Т.

Как видно из выражения (2), выходное напряжение UCP-, динамического элемента 8 О усреднения пропорционально частоте t 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 45 входной шине устройства, что обеспечивает равенство интервала усреднения периоду 1х контролируемой сети и позволяет при наличии указанной синхронизации между процессом формирования импульса калиброванной длительности и импульсами генератора 4 50 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 элемен- 55 та 8 усреднения с выходным напряжением ЦАП 2 и в момент наступления их равенства переносит цифровой код с выхода счетчика 1 импульсов в регистр 7 памяти. Величина переносимого при этом кода ределяться из выражения:

IJ

т , . I

Ucp.l TJ- NI, NuAn

UjUt

е Uon

опорное

ЦАП; NuAii - объем ЦАП. Откуда с учетом (2) получим

UoToNbAo N/ .-

напряжение питания

(4)

Как видно из выражения (3), код N/, переносимый в регистр 7 памяти, будет прямо пропорционален частоте L контролируемой сети.

На выходе компаратора 5 вырабатывается импульс, длительность т которого будет прямо пропорциональна частоте контролируемой сети

.(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

.-сч

Ucp.2 ---.(6)

i X

Откуда с учетом (5) получим

UoKlL ьг2

Ucp.2 --гК1,

1дГ

где k - коэффициент пропорциональности. Как видно из выражения (7), выходное напряжение Ucp.2 динамического элемента 9 усреднения будет прямо пропорционально квадрату часто гы f контролируемой сети.

В конце каждого периода Ti контролируемой сети значение цифрового кода, пропорциональное периоду Тх, переносится с выхода счетчика 1 импульсов в регистр 10 памяти, а величина выходного напряжения ЦАП 2, также пропорциональная периоду Т запоминается устройством 11 выборки хранения .

Одновременно с началом следующего периода процесс преобразования начнет повторяться .

10

15

20

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 щиной, информационный вход соединен с выходом триггера, а выход является первой выходной щиной и соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом регистра памяти, выход которого является второй выходной щиной, 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 пер25 выми входами цифрового компаратора, вторые входы которого являются шиной эталонного кода, а выход соединен с информационным входом триггера.

2.Преобразователь по п. 1, отличаюи ий- ся тем, что, с целью расширения функцио30 нальных 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 памя35 ти 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

45 соединен с выходом компаратора, управляющий вход соединен с входной шиной, а выход является пятой выходной шиной.

40

Т

X

О-:--I

i

W2.2