Устройство для формирования напряжения пропорционального логарифму частоты импульсов

Устройство для формирования напряжения пропорционального логарифму частоты импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, пропорционального логарифму частоты импульсов, по авт.св. 516967, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок формирования поправки, состоящий из управляемогорезистивного делителя, средняя точка которого соединена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход интегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистивного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем входы управления ключей соединены соответственно с выходами блока управления, а два плеча yлpaвляJeмoгo резистивного делителя Образованы постоянно включенными резисторами и резисторам подключенны1.ш параллельно им через ключи, входа которых додключены к выходам компаратора, дополнительными резисторами, первый вход компаратора ел соединен с выходом интегратора, а второй.вход является установочным.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН р(5П G 01 R 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 516967 (21) 3257802/18-21 (22) 09.03.81 (46) 23.07.83. Бюл, 9 27 (72) A.B.Hoãîñëoâñêèé (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 621.317 (088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 516967, кл, G 01 R 23/06, 1974. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ, пропорционального логарифму частоты импульсов, по авт.св.

М 516967, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок формирования поправки, состоящий из управляемого резистивного делителя, средняя точка которого сое.

„.,ЯО„„д ддя7д2 A динена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход интегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистивного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем входы управления ключей соединены соответственно с выхоцами блока управления а два плеча управляемого резистивного делителя образованы постоянно включенными резисторами и резисторами, подключенны и параллельно им через ключи, входы которых подключены к выходам компаратора, дополнительными Е

С2 резисторами, первый вход компаратора соединен с выходом интегратора, а второй, вход является установочным.

1030742 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования сигналов частотных датчиков„

По основному авт. св. t» 516967 известно устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов, содержащее блок управления, выходы которого соединены через блоки характеристики и мантиссы с входами сумма. — 10 тора I 1) .

Однако известное устройство не может производить обработку частотных сигналов со смещенным нулем.

Так, если необходимо сформировать на-15 пряжение, пропорциональное логарифму физической величины Р, измеряемой при помощи датчика с частотным выходом и статической характеристикои преобра зова III p = Р j $ g (+ - ), yg где Р / — номинальный коэффициент праобразования, прямое использование устройстна невозможно.

Цель изобретения, — расширение функциональных возможностей и получение напряжения, пропорционального логарифму значения физической величины на основе информации, поступающей от датчика с частотным выходом и смещенным нулем.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов, содержащее блок управления, выходы кото- 35 рого соединены через блоки формирования мантиссы и характеристики с входами сумматора, ннеден блок формирования поправки, состоящий иэ управляемого реэистивного делителя, 40 средняя точка которого соединена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход ин45 тегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистинного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем вход управлен . чей соединены 50 соответственно с выходами блока управления, а дна плеча управляемого резистивного делителя образованы постоянно включенными резисторами и резисторами, подключенными параллель- 55 но им через ключи, входы которых подключены к выходам компаратора, дополнительными резисторами, первый ,вход компаратора соединен с выходом ! интегратора, а второй вход является 6О установочным.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов.

Устройство содержит вход 1, блок

2 управления, блок 3 формирования мантиссы, сумматор 4,блок 5 формирования характеристики, блок 6 формиронания поправки, содержащий резистор 7„ ключ 8, усилитель 9, резисторы 10 и 11, усилитель 12, ключ

13, конденсатор 14, источник 15 стабильного напряжения, резистор 16, компаратор 17, ключи 18 и 19, резисторы 20 и 21, источник 22 стабильного напряжения. 1 езисторы 16, 20 и 21 и ключи 18 и 19 образуют управляемый резистивный делитель, ключ 13, конденсатор 14 и усилитель

12 образуют интегратор.

В основе действия устроиства лежат следующие математические соотношения.

Статическая характеристика датчика описывается уравнением

Рн

Р= — (— r ). М (1)

Устроиство предназначено для формирования напряжения. (3, пропорционального логарифму Физической величины Р, (3= А1 ЬР Ро. (2)

B выражениях (1) и (3) приняты следующие обозначения:

Р— измеряемая физическая величина;

Р— номинальное значение иэмеряе(4 мой физической величины, - частота на выходе. датчика при физической величине Р на его входе, — период следования импульсов на выходе датчика при физи-. ческой величине Р на его входе;

- частота импульсов на выходе датчика при физической величине на входе, равной нулю, Т - период следования импульсов на выходе датчика, соответстнующий частоте то, приращение частоты на выходе датчика при изменении физической величины на его входе от нуля до Р 4 Ь вЂ” логарифмы X при основании 2, A - постоянный коэФфициент;

Ро - значение физической величины,: принятое за единицу.

Подставив н (2 ) значение Р из (1) получим — (.Ь вЂ” ЕЬ вЂ” + Га - — (.)

U Рн 2,(7

А (о н (То 1

Первое и второе слагаемые вырабатывает устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты, импульсов.

1030742

Третье слагаемое вырабатывает блок формирования поправки.

При изменении T/Т в диапазоне от

0 до 1/2 функция у= еь р-т»т,). (4) 5 с высокой точностью аппроксимируется функцией (5)

Ч„с(„— е т/тог) когда C=1,013 736;

Ю Ое728 492

Значения С и выбраны так, чтобы функции »» и 1 совпадали в точ ках Т/Т =0,25 и T/Te =0,50. Совпа- 15 дение функций в точке Т/Тр =0 выполняется при любых значейиях С и

При Ху †" точность аппроксимации может быть повышена за счет уменьшения зоны путем соответствующего вы- 7(» бора С и Г

Более точная аппроксимация функции (4) достигается за счет использования на разных участках экспонент с разными параметрами. Параметры ап- р5 проксимирующей экспоненты изменяются при переключении ключей 18 и 19, которые управляются сигналами, поступающими с выходов компаратора 17, сравнивающего напряжение на выходе операционного усилителя 12 с напряжением источника 22 стабильного напряжения. Переключение экспонент позволяет уменьшить погрешность аппроксимации в 5-10 раз, доведя ее до 0,03В. 35

Работа устройства может быть разбита на три такта.

Первый такт, такт формирования поправки, начинается в момент начала измерительного интервала и закан- 40 чивается в момент окончания измерительного интервала. В течение перваго такта ключи 8 замыкаются по команде, поступающей от "блока 2.

Ключ 13 в течение первого такта находится в отключенном состоянии. В течение первого такта осуществляется интегрирование сигнала, приходящего на вход операционного усилителя

12. Ток, поступающий на вход усилителя 12, определяется величиной резистора 11 и напряжением на выходе операционного усилителя 9. Напряжение на выходе усилителя 9 определяется током через резистор 7 от источника 15 стабильного напряжения и .током через резистор 16 с выхода интегрирующего операционного усилителя 12. Наличие связи с выхода усилителя 12 на вход усилителя 9 обеспечивает формирование экспоненты с положительным показателем степени.

Второй такт, такт перезаписи сиг нала поправки, начинается в момент окончания измерительного интервала и заканчивается через определенное постоянное время по команде, поступающей от. блока 2. В течение этого такта ключ 8 разомкнут и интегратор на операционном усилителе 12 находится в режиме хранения информации.

В течение второго такта напряжение с выхода усилителя 12 поступает на сумматор 4, где суммируется с напряжениями выработанными блоками

3 и 5 и запоминаются.

Третий такт, такт подготовки к работе в следующем измерительном цикле, начинается после завершения перезаписи и заканчивается через определенное постоянное время по команде, поступающей из блока 2.

В течение этого такта. замыкается ключ 13, через который разряжается конденсатор 14. В результате интегра. тор на операционном усилителе 12 подготавливается к работе в новом измерительном цикле.

Изобретение позволяет использовать для построения систем автоматического управления с широким диапазоном изменения регулируемых пара метров и динамических характеристик объекта управления быстродействующие и высокоточные датчики физических величин с частотным, частотно-импульсным и время-импульсным выхода-. ми и смещенным нулем.

1030742

Составитель В.Новоселов

Редактор Н.Лазаренко Техред Т Маточка Корректор Г.Огар

««« «««««

Заказ 5206/4б Тираж 710 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«Ф «4Ф« «

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4