Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий ключи,первый из которых подключен управляющим входом к первому выходу блока синхронизации, а выходом - к первому входу интегратора , соединенного вторым входом с выходом масштабирующей резисторной матрицы, подключенной входами . к соответствующим выходам коммутатора, .соединенного информационными входами с первым и вторым выходами источника эталонного напряжения, причем выход интегратора подключен к информацион ,ному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выхрдом блока синхронизации, вход опорной частоты которого подключен к первому выходу задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью распшрения области применения функционального преобразователя, в него дополнитедхьно введены распределитель импульсов, преобразователь напряжения в длительность импульса, выходной .счетчик, переключатель и компаратор, соединенный первым входом с входом аргумента функционального преобразова- . теля и с сигнальным входом первого ключа, вторым входом - с шиной нулевого потенциала функционального . преобразователя, а выходом - с управляющим входом переключателя, под-i § ключенного сигнальными входами к выходам источника эталонного напря (П жения , а выходом - к сигнальному входу второго ключа, соединенного выходом с третьим входом интегратора, а управляющим входом - с.выходом J преобразователя напряжения в длитель ность импульса, стробирующим входом выхадного счетчика и со стробирующим входом.блока синхронизации, подключенного третьим и четвертым со м выходами к управляющему входу преобра зователя напряжения в длительностях j импульса и входу сброса выходного j 05 сд счетчика соответственно, а группой выходов - к входам распределителя I импульсов, соединенного выходами с управляющими входами коммутатора, причем счетный вход выходного счетчика подключен к второму выходу задающего генератора, а информационный вход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с выходом блока выборки-хранения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) Of) З151) 6 06 G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3578977/18-24 (22) 11.04.83 (46). 23.08.84. Бюл. Ф 31 (72) И.Ю, Сергеев, В.М, Лунин,.

Ю.Н, Власенко, Ю.Н. Самарцев, В.К. Рощин, В.И. Русин, В.С. Артеменко, Ю.В. Бобков и О.Н. Гулак (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 555396, кл. С 06 F 5/00, 1975., 2. Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. Л., Энергоиздат, 1981, с. 87, рис. 3-17.

3. Авторское свидетельство СССР

N9 809239, кл. С 06 С 7/26, 1979 (прототип).(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий ключи, первый из которых подключен управляющим входом к первому выходу блока синхронизации, а выходом - к первому входу интегратора, соединенного вторым входом с выходом масштабирующей резисторной матрицы, подключенной входами к соответствующим выходам коммутатора, . соединенного информационными входами с первым и вторым выходами источника эталонного напряжения, причем выход интегратора подключен к информацион,ному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходом блока синхронизации, вход опорной частоты которого подключен к первому выходу задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения об- ласти применения функционального преобразователя, в него дополнительно введены распределитель импульсов, преобразователь напряжения в длитель" ность импульса, выходной .счетчик, переключатель и компаратор, соединенный первым входом с входом аргумента функционального преобразователя и с сигнальным входом первого ключа, вторым входом — с шиной нулевого потенциала функционального преобразователя, а выходом — с управляющим входом переключателя, под-:, ключенного сигнальными входами к евыходам источника эталонного напряжения,. а выходом — к сигнальному входу второго ключа, соединенного { е выходом с третьим входом интегратора, а управляющим входом — с.выходом Я. преобразователя напряжения в длитель ность импульса, стробирующим входом выхедного счетчика и со стробирующим входом, блока синхронизации, подключенного третьим и четвертым выходами к управляющему входу преобра. зователя напряжения в длительность импульса и входу сброса выходного счетчика соответственно, а группой выходов — к входам распределителя импульсов, соединенного выходами с управляющими входами коммутатора, причем счетный вход выходного счетчика Зфь подключен к второму выходу задающего генератора, .а информационный вход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с выходом блока выборки-хранения..

11097б5

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для функционального преобразования аналоговых сигналов в напряжение, длительность

5 импульса и цифровой код.

Известен функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок коммутации, преобразователь напряжения в длительность импульса, программный блок, генераторы импульсов, элементы И и выходной счетчик 11..

Недостатками функционального преобразователя являются ограниченная область применения и конструктивная сложность.

Известен также функциональный преобразователь, содержащий источник эталонного напряжения, ключи,. дешифра-20 тор, группы масштабных резисторов, линейный делитель напряжения, опера" ционный усилитель и выходной блок преобразования в код 523.

Недостатком данного функционально- 5 го преобразователя является ограниченная область применения.

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий ключи, первый из 30 которых подключен управляющим вхо-дом к первому выходу блока синхронизации, а выходом - к первому входу интегратора, соединенного вторым входом с выходом масштабирующей резисторной матрицы, подключенной входами к соответствующим выходам коммутатора, соединенного информационны" ми входами с первым и вторым выхода" ми источника эталонного напряжения, 40 причем выход интегратора подключен к информационному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходомблока синхронизации, вход опорной частоты

45 которого подключен к первому выходу задающего генератора, управляющие входы — к входам аргументов функционального преобразователя, третий выход — к управляющему входу второ- 50

ro ключа и к управляющему входу коммутатора, а группа выходов — к группе управляющих входов коммутатора, причем третий выход источника эталонного напряжения соединен с сигнальЯ ным входом второго ключа, подключенного выходом к первому входу интегратора, а сигнальный вход первого ключа соединен с выходом блока выборки-хранения. Блок синхронизации содержит счетчик и формирователь временных интервалов, счетный вход которого соединен с входом опорной частоты блока синхронизации и со счетным входом счетчика, управляющие входы — с управляющими входами блока синхронизации, первый, второй и третий выходй — с первым, вторым и третьим выходами блока синхрониза ции, а четвертым выходом — с управляющим входом счетчика, выходы которого являются группой выходов блока синхронизации Г31.

Однако преобразователь, хотя и позволяет выполнять нелинейные преобразования аргумента, представленного цифровым кодом в выходное напряжение, но не позволяет осуществлять функциональные преобразования аргумента, представленного в виде напряжения, в выходные сигналы, представленные в виде напряжения, длительности импульса и цифрового кода соответственно. Это ограничивает область применения функционального преобразователя.

Цель изобретения — расширение области применения функционального преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий ключи, первый из которых подключен управляющим входом к первому выходу блока синхронизации, а выходом — к первому входу интегратора, соединенного вторым входом с выходом масштабирующей резисторной матрицы, подключенной входа-. ми к соответствующим выходам коммутатора, соединенного информационными входами с первым и вторым выходами источника эталонного напряжения, причем выход интегратора подключен к информационному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходом блока синхронизации, вход опорной частоты которого подключен к первому выходу задающего генератора, дополнительно введены распределитель импульсов, преобразователь напряжения в длительность импульса, выходной счетчик, переключатель н компаратор, соединенный первым входом с входом аргумента функционального преобразователя и с сигнальным входом первого ключа, вторым входом = с шиной нулевого потенциала функционального преобразователя, а выходом — с управляющим

1109765 входом переключателя, подключенного сигнальными входами к выходам источника эталонного напряжения, а выходом — к сигнальному входу второго ключа, соединенного выходом, с

L третьим входам интегратора, .а управляющим входом — с выходом преобразователя напряжения в длительность импульса, стробирующим входом выходного счетчика и со стробирующим входом блока синхронизации, подключенного третьим и четвертым выходами к управляющему входу преобразователя напряжения в длительность импульса и входу сброса выходного счетчика соответственно, а группой выходов— к входам распределителя импульсов, соединенного выходами с управляющими входами коммутатора, причем счетный вход выходного счетчика подключен к второму выходу задающего генератора, а информационный вход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с выходом блока выборки-хранения.

На фиг. 1 изображена блок-схема функционального преобразователя; на, фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит источник 1 эталонного напряжения, коммутатор 2, масштабирующую резисторную матрицу 3, интегратор 4, блок 5 выборки-хранения, У блок 6 синхронизации, распределитель 7 импульсов, задающий генератор 8, преобразователь 9 напряжения в длительность импульса, выходной счетчик 10, первый ключ 11, компаратор 12, переключатель 13 и второй ключ 14.

Ключ 11 подключен управляющим входом к первому выходу блока 6 синхронизации, а выходом — к первому входу интегратора 4. Интегратор 4 соединен вторым входом с выходом резисторной матрицы 3, подключенной входами к соответствующим выходам коммутатора 2. Коммутатор 2 соединен информационными входами с первым и вторым выходами источника 1 эталонного напряжения. Выход интегратора 4 подключен к информационному входу блока

5 выборки-хранения, соединенного управляющим входом с вторым выходом блока 6 синхронизации. Вход опорной частоты блока 6 подключен к первому выходу генератора 8. Компаратор 12

Ф соединен первым входом с входом ар- гумента функционального преобразователя и с сигнальным входом ключа 11, вторым входом — с шиной нулевого потенциала функционального преобразо- вателя, а выходом — с управляющим входом переключателя 13. Переключатель 13 подключен сигнальными входами к выходным источникам 1, а выходом — к сигнальному входу ключа 14, соединенного выходом с третьим входом интегратора 4, а управляющим входом — с выходом преобразоватеI ля 9 напряжения в длительность импульса, стробирующим входом счетчика 10 и со стробирующим входом блока 6 синхронизации. Блок 6 подключен третьим и четвертым выходами к управ.ляющему входу преобразователя 9 и входу сброса счетчика 10 соответственно, а группой, выходов — к входам распределителя 7 импульсов, соединенного выходами с управляющими входами коммутатора 2. Счетный вход счетчика 10 подключен к второму выходу .генератора 8, а информационный вход преобразователя 9 соединен:с выходом блока 5 выборки-хранения. Блок 6 синхронизации содержит счетчики 15 и 16, счетные входы которых подключе"

5

20 ны к входу опорной частоты блока 6, а управляющий вход счетчика 15 — к стробирующему входу блока. Выходы счетчика 16 соединены с входами дешифратора 17, выходы которого являются первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока 6, а выходы счетчика 15 являются группой выходов блока 6.

: Функциональный преобразователь работает циклично.

В каждом цикле осуществляется: интегрирование интегратором 4 напряжения 0„ аргумента в течение времени Т, задаваемого блоком 6 синхронизации; выборка выходного напряжения интегратора 4 блоков 5, выборкихранения с последующим запоминанием

его в течение времени цикла P ° инЦ,ф тегрирование интегратором 4 компенсационного напряжения Ф (или - Q ) источника 1 эталонного напряжения (знак этого напряжения выбирается противоположным знаку напряжения Ц, аргумента с помощью компаратора 12 и переключателя 13) в течение интервала времени компенсации „, которое задается преобразователем 9 напряжения в длительность импульса, 1I09765 поочередное включение каждого из резисторов резисторной матрицы 3 между источником 1 эталонного напряжения и входом интегратора 4 в тече. ние времени компенсации и заполнение интервала времени компенсации Г, эталонной частотой, задающего генератора 8.

Предположим, что перед началом преобразования напряжение на выходе блока 5 выборки-хранения равно про-извольной величине, Тогда напряжение на выходе блока 5 выборки-хранения после окончания ряда циклов работы . преобразователя, т.е. в установившемся состоянии, при соответствующемвыборе емкости конденсатора интегратора 4, обеспечивающем сходимость процесса, становится равным

u..— ащ%,1 (дЩ 5Ю, "ЕК, "R„,, R; где P<, — времязадающее сопротивление интегратора 4 по его третьему входу (входу ком- 25 пенсации)

Р2 — времязадающее сопротивление интегратора 4 по его первому входу (входу измерения), 30

Л„ — коэффициент передачи преобразователя 9, Е„ — напряжение источника 1, подключенного к -му резистору матрицы 3;

35 ъ — сопротивление -ro резистора матрицы 3; п1 — количество входов матрицы 3, BpeMH oT начала цикла 40 до начала x-ro участка аппроксимации, ф1(й — знаковая функция.

Длительность очередного импульса 45

7у, на выходе преобразователя 9 в установившемся состоянии становится равной х(o Кгi, 50 а код на выходе счетчика 10 определяется выражением .„., —.,.Ì (7. (1) 55

Таким образом, код на выходе функционального преобразователя состоит из двух слагаемых. Первое слагаемое пропорционально .напряжению Ц„ аргумента, а второе определяется значениями сопротивлений 1 „ резисторов матрицы 3 и времени их подключения. Подключение резисторов матрицы

3 прекращается по окончании интервала времени Гч компенсации.

В качестве примера (фиг. 2) приведены-временные диаграммы токов

1 ° у, 1., 1 ., °, Р,, посту. пающих на входы интегратора .4 соответственно.через ключи 11 и 14 и ре зисторы Р -Р,ц> матрицы 3 при определенном интервале времени компенсации, а также кривые функциональной зависимости выходного кода преобразователя от входного параметра г ддааттччииккаа, выходное напряжение 0» которого служит входным для преобразо. вателя(кривая 1 — в случае без линеаризации, кривая 2 — в случае использования линеаризации, кривая 3— идеальная). В данном случае требуемая функциональная зависимость получена с помощью кусочно-линейной аппроксимации, имеющей десять участков. В зависимости от угла наклона каждого участка кривой выбирается сопротивление резистора и полярность подключаемого к нему напряжения. Таким образом, с помощью функционального преобразователя возможна реализация различных функциональных зависимостей выходного кода от напряжения датчика при сравнительно высокой точности и низких аппаратурных затратах.

Требования к точности и стабиль" ности резисторов матрицы 3 могут быть сравнительно невысокими. Например, при нелинейности порядка 5 (типичное значение для многих используемых в промышленности датчиков) влияние нестабильности сопротивления, резисторов матрицы 3 уменьшается примерно в 20 раз, что при требуемой погрешности преобразования О, 1

1 позволяет использовать резисторы с нестабильностью сопротивления в пределах 2, т.е. дешевые резисторы типа ОМЛТ, С2-23 и др.

Требования к вновь вводимым блокам также предъявляются невысокие. Преобразователь 9 напряжения в длительность импульса может быть построен по простейшей схеме (интегратор-компаратор), так как его погрешность не входит в уравнение (1) преобра1109765 эования, а изменение его коэффициен та передачи Кг может влиять только на сходимость процесса преобразования, Таким образом, предлагаемый преобразователь осуществляет нелинейное 5 преобразование напряжения в напряжение, длительность импульса и циф/ ровой код, что расширяет область его возможного применения по сравнению с известным. Перестройка преобразователя с одной функции на другую может выполняться на основе перестройки резисторов матрицы 3 или замены матрицы.

1109765

ВНИНПИ Заказ 6086/35 Тираж 699 Подписыое фщциаа ППВ "Патаат", г.Уагород, уа.Проектиаа, 4