Устройство линеаризации выходных характеристик частотных датчиков

Устройство линеаризации выходных характеристик частотных датчиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ЛИНЕАРИЗАЦИИ ВЫ ХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ , содержащее блок управления, первый элемент И, два блока памяти и счетчик, причем первый вход первого элемента И является входом устройства , а второй вход его соединен с первым выходом блока управления, входы первого и второго блоко.в памя ти соединены между собой, выходы вт рого блока памяти соединены с первы . ми входами счетчика, первые выходы которого являются выходом устройства, отличающееся тем что, с целью расширения функциональшпс возможностей,, в него введены управляемый генератор, делитель частоты, второй элемент И и счетчик адреса, причем выход первого элемента И соединен с первым входом управляемого генератора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с третьим входом управляемого генератора и вторым входом счетчика, четвертый выход блока управления соедин« н с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика , а выход - с входом счетчика адреса, выходы itoToporo соединены с входами блоков памяти, выходы первого блока памяти соединены с четвертыми входами управляемого генератора , выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с третьим входом счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Е а) 15Р Н 03 K 13/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕХНЫй НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРю1ТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3408749/18-21 (22) 10.03.82 (46) 30.06.84. Бюп. Ф 24 (72) А.И.Недашковский (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.И.И.Калинина (53) 62!.317(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 375585, кл. Н 03 К 13/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

11 403056, кл. Н 03 К 13/20, 1973 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛИНЕАРИЗАЦИИ BblХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ, содержащее блок управления, первый элемент И, два блока памяти исчетчик, причем первый вход первого элемента И является входом устройства, а второй вход его соединен с первым выходом блока управления, входы первого и второго блоков памяти соединены между собой, выходы вто рого блока памяти соединены с первыми входами счетчика, первые выходы которого являются выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем у. что, с целью расширения функциональных возможностей,. в него введены управляемый генератор, делитель частоты, второй элемент И и счетчик адреса, причем выход первого элемента И соединен с первым входом управляемого генератора, второй вход которого соединен с вторым .выходом блока управления, третий выход которого соединен с третьим входом управляемого генератора и вторым входом счетчика, четвертый выход блока управления соединен с первым входом I второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика, а выход — с входом счетчика адреса, выходы которого соединены с входами блоков памяти, выходы пер- р вого блока памяти соединены с четвертыми входами управляемого генератора, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с третьим входом счетчика.

»ОО7

Изобретение относится к области электроизмерений и может использовать. ся для измерений электрических и неэлектрических величин с применением нелинейных частотньи датчиков. 5

Известно устройство линеаризации, использующее разложение обратной функции преобразования датчика в степенной ряд Я .

Однако известное устройство харак- 10 теризуется сложностью реализации для обеспечения быстродействия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- ройство, принцип действия которого 15 основан на кусочно-линейной аппроксимации функции преобразования датчика.

Указанное устройство содержит блок

1 управления, элемент И, два блока памя- 20 ти, счетчик, вентильную группу, регистр и блок выбора номера участка аппроксимации, причем первый вход элемента И является входом устройства, второй вход его соеди ен с вы- 25 ходом блока управления, в оды блоков памяти соединены между собой и с выходами блока выбора номер1, выходы ( второго блока памяти соединены с ( входами счетчика, выходы которого че-3р рез вентильную группу соеДинены с входами регистра, а выход, элемента И соединен со счетным входом счетчика (2) .

Недостаток данного устройства заключается s узких функциональных возможностях, обусловленных изменением временного интервала преобразова1 ния в зависимости от величины преоб( разуемого параметра, что,,в свою оче-4О редь, не позволяет его использовать в условиях сильных промышленных помех.

1

Цель изобретения — расюирение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается за 45 счет того, что в устройство линеари-, ( зации выходных характеристик частот1 ных датчиков, содержащее блок управления, первый элемент И, два блока памяти и счетчик, причем первый вход 50 первого элемента И является входом устройства, а второй вход его соединен с первым выходом блошка управления, входы первого и второго блоков памяти соединены между с бой, выходы 55 второго блока памяти соединены с первыми входами счетчика, первые выходы которого являются выходом уст(27 2 ройства, введены управляемый генератор, делитель частоты, второй элемент И н счетчик адреса, причем выход первого элемента И соединен с первым входом управляемого генератора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с третьим входом управляемого генератора и вторым входом счетчика, четвертый выход блока управления соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика, а выход - с входом счетчика адреса, выходы которого соединены с входами блоков памяти, выходы первого блока памяти соедине;вы с четвертыми входами управляемого генератора, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с третьим входом счетчика.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 - типич- ная выходная характеристика датчика.

Устройство содержат блок 1 управ пения, первый элемент 2 И, первый 3 и второй 4 блоки памяти, счетчик 5, управляемый генератор 6, делитель 7 частоты, второй элемент 8 И и счетчик 9 адреса, причем первый вход элемента 2 является входом устройства, второй его вход соединен с первым выходом блока 1, входы блоков 3 и 4 соединены между собой и с выходами счетчика 9, выходы блока 4 соеди« иены с входами счетчика 5, выходы которого являются выходом устройства, выход элемента 2 соединен с первым входом генератора 6, второй вход его соединен с вторым выходом блока 1, третий выход которого соединен . с третьим входом генератора 6 и первым входом счетчика 5, четвертый выход блока 1 соединен с первым входом элемента 8, выход которого соединен с входом счетчика 9, а второй вход элемента 8 соединен с выходом счетчика 5, выходы блока 3 соединены с управляющими входами генератора 6, выход которого соединен с входом делителя 7„ выход которого соединен со счетным входом счетчика 5.

Сущность изобретения заключается в том, что длительности обоих тактов преобразования нелинеаризованной .частоты fg в число N<,, линейно свя,занное с измеряемой величиной Х, 1100727

Если

Отсюда м .=u -1

Я с нач1 хл х нр л, .

3 выбираются равными опорному временному интервалу t« Первый блок памяти служит для запоминания углов наклона корректирующей функции„ соответству цих каждому. участку ап- 5 проксимации. А установка счетчика импульсов по окончании первого такта выполняется с учетом того, что во втором такте коэффициент аппроксимации и длительность этого такта оста- 1р ются постоянными.

В устройстве-прототипе так же, как и в предлагаемом устройстве, осуществляется преобразования частоты f, нелинейно связанной с исследуемой величиной Х, в число Н»л, про порциональное значению величины Х.

Изображенные на фиг. 2 графики поясняют зависимости нелинеаризованного N» и линеаризованного N»„÷èñåë ймпульсов от исследуемого йараметра Х. Здесь диапазон зависимости

N» =F(z) разбит на четыре участка аппроксимации.

В устройстве-прототипе в первом такте находят номер участка аппроксимации, а следовательно, значение угла ot;<, т.е. коэффициента аппрок/симаций. Исходя из найденного уг,ла oL, определяют начальное перед выполнением второго такта состояние

° счетчика импульсов Ы«цц, „ T KlK со,ответствующее номеру участка время ta < <преобразования. Тем самым производят операцию смещения нуля .продолженной до пересечения с осью N

35 корректирующей. прямой, соответствую. щей данному участку аппроксимации.

Изменение же времени преобразования по существу соответствует изменению

40 чувствительности, т.е. переходу от угла oL и общему углу М, В предлагаемом устройстве время преобразования t„> остается постоянным.

В этой связи начальное перед вторым

45 тактом состояние Nöä„, счетчика нельзя определить как пересечение продолжения корректирующей прямой, соответствующей данному i-му участку аппроксимации с осью N. Число N .определя1

НО«; . 50 ется расчетным путем, исходя из выра. ж ения

Я к 4о (()

"хл™НаЧ, "х1, . "Нач " x np Ь «С; .

Я ( хл к цр

f «t.; то И определяется по. формуле

Hall;

1- к

Нац ñò 1хл Мор 1

g®л с где N — емкость счетчика импульсов.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства, а следовательно, на первый вход элемента 2 поступают импульсы частоты f» нелинейно связанной с исследуемой величиной Х.

С вькода элем нта 2 импульсы частоты f» в течение времени tz> преобразования (а следовательно, М» = fÄ-t>)

1 подаются на цень последовательно соединенньк генератора 6, делителя 7 и счетчика 5. Блоки 3 и 4 служат соответственно для задания числа генерируемых импульсов генератора 6 и начального перед вторым тактом состоя1 ния счетчика 5. Выходные коды блоков 3 и 4 определяются состоянием счетчика 9. Состояние счетчика 9 изменяется при подаче на его вход импульсов с выхода счетчика 5 через элемент 8. Блок 1 обеспечивает формирование на его первом выходе временного интервала . При подаче на

«р вход генератора 6 импульсов входной частоты Ех логическая "1" на втором выходе блока 1 обеспечивает на вькоде генератора б формирование такого числа импульсов, значение которого равно коэффициенту К„ „ деления делителя 7. Импульсы с .третьего выхода .блока 1 производят перепись хранящихся в блоках 3 и 4 кодов соответственно в генератор 6 и счетчик 5, а следовательно, обеспечивают работу генератора б с заданным коэффициентом К лл умножения и осуществляют м установку счетчика 5 в состояние + 3,.

Сигналом с четвертого выхода блока 10 управления (который является инверсией сигнала с второго выхода) осуществляется разрешение подачи импульсов с выхода счетчика 5 на вход счетчика 9 через элемент 8. Результат N» преобразования с выхода счетчика 5™поступает на вькод устройства.

В начале первого такта преобразования осуществляется установка в исходное сбстояние основных узлов уст1100727 . ройства: в нулевое состояние производится установка делителя 7, счетчика 5, счетчика 9. Цепи начальной установки на фиг. 1 не показаны. Кроме того, начальной установкой обеспечи- 5 вается формирование "нуля" на первом выходе блока 1 управления (импульсы частоты f не достигают входа счетчика 5), "единицы нуля" — на втором выходе, что обеспечивает в дальнейшем при поступлении каждого импульса на вход генератора 6 формирование такого числа импульсов, значение которого равно коэффициенту Кде деления делителя 7, "единицы" — на четвер.15 том выходе (разрешается импульсам частоты с выхода счетчика 5 поступать на вход счетчика 9 адреса) и "нуля"— на третьем выходе.

Затем в течение времени t„ ("1" 20 присутствует на первом выходе блока 1) импульсы частоты fx через элемент 2, генератор 6 и делитель 7 поступают на вход счетчика 5. Так как на каждый входной импульс часто- 25 ты f на выходе генератора 6 формиХ руется число импульсов, равное коэффициенту Кье деления делителя 7, на вход счетчика 5 поступает N импульсов (Nx = fx ° t„).

Нулевой сигнал на втором выходе блока 1 обеспечивает в первом такте коэффициент умножения К„цгенератора 6, значение которого™численно

Равно коэффициентУ К4е деления дели- 3g теля 7. Генератор 6 является, таким образом, умножителем частоты, точнее умножителем числа импульсов. Единицей на четвертом выходе блока 1 разрешается подача на вход счетчика 9 4р импульсов с выхода счетчика 5. Сигналы с выхода счетчика 5 определяют как длину, так и число участков аппроксимации. Следовательно, по окончании первого такта в счетчике 9 фик- 4 сируется код i-го номера участка аппроксимации, в пределах которого находится число ИХ. Таким образом, в конце первого такта коды выходных сигналов блоков 3 и 4 памяти соответствуют i-му участку аппроксимации.

По окончании первого такта на

"первом выходе блока 1 заканчивается формирование "1", появляется также

"0" на четвертом выходе, "1" — на втором выходе и формируется импульс

I переписи на третьем выходе. Следовательно, производится начальная предустановка счетчика 5 в состояние N которое определяется зафиксированным в счетчике 9 кодом i-го номера участка. Код числа И„ „ храМЧа нится в течение последуюшего второго такта в блоке 4. Кроме того, подачей сигналов с выходов блока 3 на входы. управления генератора 6 обеспечивается зависимость коэффициента К „, умножения генератора 6 от номера участка аппроксимации. При этом зна,чение коэффициента К, умножения

)может быть меньше, равно или больше ,значения коэффициента К4 „ деления.

Следовательно, коэффициент аппроксимации может принимать значение, меньшее, равное .или большее единицы.

Далее на первом входе блока 1 производится формирование временного интервала t„, в течение которого на втором выхоДе блока 1 присутствует

"1", на третьем и четвертом — "0".

По окончании второго такта в счетчике 5 оказывается записанным число М . Значение этого числа можно определить, представив выражение (1) в виде

"Чм

"хл "апач 4 x вр дел

Это выражение справедливо, так как дроби вида йдЫ / @ всегда можно привести к единому знаменателю, значение которого в нашем случае удобно принять равным К

За счет использования интервала преобразования постоянной величины функциональные возможности по применению предлагаемого устройства значительно расширяются.

1100727

Nõ

Nx Х/1Э

0 А

Редактор М.Келемеш м

Заказ 4596/43 Тирам 862 " Подписное

ВНИИПИ..Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

ФИлиал ППП "Патент", г.ушгород, ул.Проектная, 4 их

+xe х>

Alt. 2

Составитель В.Латышев

Техред А. Ач Корректор И.Муска