книги / Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот

Увеличивая значения Тк до 1000 сек, можно расширить диапа­ зон измерения в направлении более низких частот.

Возможно также использование разработанного ВЦП в много­ канальных системах телеизмерения и системах множественного контроля в качестве преобразователей аналог—код, особенно в тех случаях, когда необходимо реализовать указанные особенности

Рис. 4-20. Структурная схема четырехдекадного цифрового девитометра.

прибора. При необходимости он может быть использован и как генератор групп импульсов с заданным числом в каждом из них, изменяющимся в широких пределах от 1 до 9999, и как генератор импульсов заданной длительности, изменяющейся в пределах 1То— 9999Г0 через Т0. Частота следования импульсов при этом будет определяться частотой ГОЧ или внешней ОМВ.

Структурная схема другого ВЦП — девитометра (рис. 4-20) отличается наличием триггера знака ТЗ, схемами управления и декад СД и ДЧ, при построении которых использован код 1—2— 4—8 с избытком три. Этот код выгодно отличается от других, так как он симметричен, поэтому в нем вычитание может быть заме­ нено сложением в обратном коде, а вместо реверсивных декад в ВЦП могут быть применены простые и быстродействующие не­ реверсивные.

На принципиальной схеме СД счетчика МСИ, показанной на рис. 4-21, УУ —набор ключей /Ci—/С4 по числу триггеров СД, ко­

торые включаются при наличии разрешения с блока управления

ВЦП, транзисторами работающих триггеров Тгi—7г4. Ключи Ki—Кк управляют работой нейтральных или поляризованных реле, контакты которых переключают цепи ДШ. Перед началом изме­

рения в СД записывается число N3 в обратном коде N3, а затем

на вход подаются импульсы частоты fx. Число N3 и число импуль­ сов Nf, прошедших на вход, складываются. Такое сложение будет продолжаться до тех пор, пока в СД не будет зафиксировано ООП (табл. 4-1), так как в этом случае откроются схемы И3 и Я 4 и за-

Рис. 4-21. Принципиальные схемы декады, управления и оптималь­ ного диодно-контактного дешифратора.

кроется Иг. Десятый импульс через Hi и ИЛИ поступит одновре­ менно на все счетные входы —7г4 через ИЛИ\—ЯЛЯ4 и обес­ печит перевод числа AN из обратного кода в прямой. Если поступ­ ление импульсов продолжается, то по-прежнему происходит сложе­ ние импульсов, но уже в прямом коде. Значит до записи числа ООП в СД фиксируется отклонение Nf от заданного значения N3 в об­

ратном коде AN и поэтому перед воспроизведением его необходимо перевести в прямой AN, подавая на вход ИЛИ импульс перевода. После записи числа ООП отклонение AN— 1 представлено в прямом коде, поэтому перед считыванием на вход СД подается только дополнительный импульс. В ВЦП эти функции выполняет ТЗ. Если

Т а б л и ц а 4-1

квантование значения частоты прекратится до поступления 9999

импульсов на вход МСИ, в котором записано число N ^ N UNK NVLNM, ТЗ не включится и обеспечит подачу на входы инвертирования всех СД первого управляющего импульса Д, сбрасывающего РД. Если квантование прекратится после поступления 9999 импульсов, то ТЗ включится, подаст на вход МСИ один дополнительный им­ пульс и исключит возможность поступления управляющего импуль­ са на инвертирующий вход СД. Триггер ТЗ одновременно будет указывать знак «—» в первом случае и «+ » — во втором.

Применяя реверсивные СД, число N3 перед началом измерения записывают в прямом коде, а после начала импульсы fx поступят на вход «вычитание» МСИ, поэтому произойдет вычитание, в ре­ зультате которого число N3 уменьшится и станет равным AN = N3—

—Nj. Если Nf<N 3, то оставшееся в счетчике число в прямом коде обозначает отклонение AN, а если Nf>N3, то после появления им­ пульса переполнения на выходе МСИ сработает управляющий триггер, который обеспечит подачу импульсов fx на вход «сложе­ ние» МСИ. После этого число в счетчике будет увеличиваться и выражать значение AN по-прежнему в прямом коде. Управляю­ щий триггер будет указывать знак отклонения.

Новое применение может найти режим измерения девиации, так как он удобнее режима измерения абсолютных значений вели­ чин при выполнении следующих операций: настройки, подгонки и др. (контуров, частотных реле, пластин кварцевых резонаторов). В этом случае оператор работает с числами, которые уменьшают свое значение по мере приближения к нужному и не требует какихлибо усилий для их запоминания.

Универсальный ВЦП сложнее описанных, так как может измерять среднее значение одной из двух величин или их девиацию, отношение величин н их от­ носительную разность в широком диапазоне возможных значении с автомати­ ческим включением оптимального предела, а также сумму пли разность этих величин на одном из выбираемых вручную пределов измерения. Схема универ­ сального ВЦП, в основном, совпадает со схемой ЦТО. Отличия обусловлены

'использованием кода I—2—4— 8 с избытком три и наличием режима измерения суммы и разности величин. Вследствие этого переключатель /7з имеет пять по­

ным триггером Га5 со счетным входом, а в состав ОМВ входит дополнительный переключатель, с помощью которого можно подключать вручную ко входу МСИг один из ее выходов. При установке Пз в четвертое или «пятое положение выход схемы Ик отключается от Д и подключается ко входу «включения Тгь, который

•а после включения Tes ко входу МСИ вместо ЧДi подключается ЧДг и про­ изводится запуск Д. Два управляющих импульса, которые поочередно появля­ ются на выходе Д ь переводят числа Nn из прямого кода в обратный описанным выше способом (если измеряется разность величин), подготавливают схемы к работе и повторно запускают триггер Тг*. После этого считываются импульсы датчика ЧД2 за тот же отрезок времени Тк. В МСИ\ фиксируется значение чис­ ла //у*. Когда оканчивается это измерение, повторно включается Газ, запуская на этот раз мультивибратор Д. Его первый управляющий импульс подготовит к считыванию регистры прибора и одновременно, если измеряется разность, пере­ ведет результирующее число Njs в МСИ из обратного кода в прямой, если Tzi

«а выходе МСИ^ ие включен, или, в противном случае, подаст на вход МСИ дополнительный импульс. Второй управляющий импульс обеспечит считывание числа ЛГ/2, равного сумме или разности измеряемых величин, третий — подго­

товит прибор к очередному измерению, четвертый — запустит Тг3, благодаря которому оно начнется.

•Во всех остальных режимах схема работает так, как описано 'выше. При

очередного запуска Д и установки МСИг в исходное состояние, после чего опи­ санный процесс повторится. Частота следования -импульсов на выходе умножи­ теля определяется значениями Г* и Ку и равна

Таким образом, периодическая последовательность .импульсов на выходе 'множителя появляется только после окончания квантования первого периода Г*!* а частота следования выходных импульсов в kr раз больше умножаемой

частоты. Описываемый умножитель имеет УЗК, которое обеспечивает возмож­ ность изменения Ад {в другом УЗК нет, а УДЧ выполнен в виде 7-разрядного двоичного делителя с фиксированным значением Ад—Аг=100, полученным путрм использования обратных связей. Этот умножитель, отмеченный на ВДНХ брок-

точностью измерения.

зовой медалью, разрабатывался для умножения частоты следования сокращения сердечных мышц человека и работы совместно с фазорентгенокарднографом. Длительные исследования умножителя, работающего в диапазоне частот 0,3— 3,0 гц, .показали, что значение приведенной погрешности не превышает 0,12% (табл. 4-2). При применении ЧД синусоидальных колебаний погрешность умно­ жителя соизмерима с погрешностью выделения периода.

На р<ис. 4-24 .н 4-25 показаны структурные схемы ЦЧ*, предназначенных для выполнения длительных производственных частотно-временных измерений, когда объекты рассредоточены на территории участка, цеха, лаборатории, вдоль кон­ вейерной линии и имеют большое количество рабочих мест. Такие ЦЧ не имеют собственной ОМВ, благодаря чему уменьшена их стоимость, размеры и значение потребляемой мощности. В качестве меры используется автономная ОМВ, к ко­ торой подключают все ЦЧ на рабочих местах объектов. Именно поэтому стали менее жесткими требования к ОМВ в отношении габаритов термостата и по­ требляемой нм мощности.

ОМВj схема которой показана на рис. 4-26, состоит из термостатированного кварцевого генератора (КГЧ) образцовой частоты '1 Мгц с формирователем на выходе для нормирования импульсов КГЧ и восьми ДЧ с эмиттернымн повто­ рителями для обеспечения требуемого коэффициента разветвления. ОМВ свя-

Р«с. 4-26. Структурная схема автономной образцовой меры времени, общей для вторичных цифровых приборов.

зана с ЦЧ с помощью соединительного кабеля длиной до 20 м. При этом пре­ дусмотрены как одноканальные выходы на коаксиальный разъем, так и много­ канальные выходы на восьмиштырьковый разъем. Значения образцовых частот на восьми выходах ОМВ — 1000, 100, 10 и 1 кгц, 100, Ш, 1, 0,1 и 0,01 гц, а дли­ тельная временная и температурная нестабильность этих значений не превышает 10- 6%.

*В работе принимали участие ст. преподаватель П. В. Мокренко и студент P. М. Гайдучок.