Способ настройки функциональных аналого-цифровых преобразователей с элементами памяти на воспроизведение функций линеаризации характеристик измерительных датчиков

Способ настройки функциональных аналого-цифровых преобразователей с элементами памяти на воспроизведение функций линеаризации характеристик измерительных датчиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для настройки перепрограммируемых функциональных аналого-цифровых преобразователей (ФА1Щ). Целью изобретения является повьшение точности настройки ФАЦП.С этой целью , для настройки ФАЦП выбирают п эталонных значений физических параметров PI , .0., PI , Р;41 , ..., Р„ , число которых равно числу элементов памяти преобразователя, причем Р; Pi-n , переводят преобразователь в линейный режим, измеряют эталонное значение Р и изменяют коэффициент передачи измерительного датчика до совпадения отсчета с максимальным значением шкалы, затем переводят преобразователь в нелинейньй режим, измеряют первое эталонное значение и регулируют первьй элемент памяти до совпадения отсчета по шкале преобразователя с первой узловой точкой функции аппроксимации, после чего измеряют оставшиеся эталонные значения в порядке возрастания Р; , причем при измерении каждого i-ro эталонного i значения регулируют элемент памяти с i-M номером, при этом измеряют N (Л эталонных значений при N п, а из их состава отбирают п таких, которые удовлетворяют соотношению (i - 1) Pj Pi. Pj , после установки первой узловой точки функции аппроксимации изменяют масштаб шкалы преобразоваю теля до получения отсчета, совпадаО5 со тальных эталонных значений устанавел ливают по шкале преобразователя от00 счеты, совпадающие в параметром соответствующих эталонных значений 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1269158 А1

<511 4 ?? 06 7>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 38? 1368/24-24 (22) 06.12.84 (46) 07,11.86. Бюл. и 41 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском политехническом институте (72) В.Я. Грошев . (53) 681.3(088.8) (56) Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. — Л.: Энергоиздат, 1980, с. 217-218.

Авторское свидетельство СССР

У 1072066, кл. G 06 G 7/26, 1980. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С

ЭЛЕМЕНТАМИ ПАМЯТИ НА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

ФУНКЦИЙ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для настройки перепрограммируемых функциональных аналого-цифровых преобразователей (ФАЦП).

Целью изобретения является повьппение рочности настройки ФАЦП. С этой целью . пля настройки ФАЦП выбираютп эталонных значений физических параметров

Рг р ° c ° р Р р P< qg р ° ° р Ру р число которых равно числу элементов памяти преобразователя, причем Р; < P,+,, переводят преобразователь в линейный режим, измеряют эталонное значение

P и изменяют коэффициент передачи измерительного датчика до совпадения отсчета с максимальным значением шкалы, затем переводят преобразователь в нелинейный режим, измеряют первое эталонное значение и регулируют первый элемент памяти до совпадения отсчета по шкале преобразователя с первой узловой точкой функции аппроксимации, после чего измеряют оставшиеся эталонные значения в порядке возрастания Р;, причем при измерении каждого i-ro эталонного ф значения регулируют элемент памяти с i-м номером, при этом измеряют N эталонных значений при N > и, а из их состава отбирают о таких, которые удовлетворяют соотношению (i — 1)

Р

1 ил.

1269158

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для настройки перепрограммируемых функциональных аналого-цифровых преобразователей (ФАЦП), до- S пускающих прямую настройку по эталонным значениям измеряемого параметра.

Цель изобретения — повышение точности настройки.

На чертеже приведена функциональная схема ФАЦП, поясняющего сущность способа.

ФАЦП содержит нелинейный датчик 1, потенциометр 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Зпоследовательного типа, переключатель 4, источник 5 опорного напряжения, блок 6 формирования производной (БФП), блок

7 элементов аналоговой памяти, содержащий и элементов памяти (потенциометры с номерами 1 i cn), такто. вый генератор 8, переменный резистор

9, счетчик 10 и блок 11 индикации.

Выход нелинейного датчика 1 через потенциометр 2, позволяющий изменять коэффициент передачи нелинейного датчика 1 подключен к сигнальному входу U„ АЦП 3. Уравновешивающее напряжение преобразователя образуется за счет подачи опорного напряжения на вход U Этот вход АЦП 3 с помощью переключателя 4 может быть подключен либо к источнику 5 опорного напряжения, либо к выходу БФП 6, при этом обеспечивается соответственно 35 линейный или нелинейный режим работы ФАЦП.

Аналоговые входы БФП 6 подключены к выходам блока 7 элементов аналоговой памяти. Регулировка каждого i-ro потен- 40 циометра этого блока позволяет установить ход функции линеаризации на

i-м участке аппроксимации.

Настройка ФАЦП согласно предлагаемому способу осуществляется слеC. дующим образом.

Измеряют некоторое число N эталонных значений физических параметров, большее числа и потенциометров блока 7 элементов аналоговой памяти.

Из этих N значений отбирают и, необ) ходимые для настройки ФАЦП, которые удовлетворяют соотношению (i-1) р,<

Р; <Р .

Например, из ряда эталонных значений измеряемых величин: 0,57, 0,83;

1, 1 1; 1,4; 2,00; 2,7; 2,9; 3, 1; 3,3;

8,17 и 8,88, можно выбрать следующие для настройки ФАЦП при десяти участках аппроксимации (т,е. при п = 10):

Р = 0 83

0 83 < Р < 1,66, Рр = 1,11-1,4

1,66 < Р 2,49; Р = 2,00 2,49 < Р, < 3 72;1 Р„ = 2,7-3,3 372 <Рь <415; Р =41

4,15 <Р <498; Р =48.

4,98 < Р,,< 5,81; P„= 5,16-5,7

5,81 < Ps,c 6,64; Р = 6,4

6 64 <Р9 <7t579 Р9 6 8 7 37

В тех случаях, когда на одном или нескольких участках аппроксимации возможно использование нескольких эталонных значений, из их состава для настройки ФАЦП отбирают максимальное значение измеряемого параметра, так как при таком отборе . настройка преобразователя обеспечивает наиболее высокую точность линеаризации., С учетом этого для настройки ФАЦП используют следующий ряд эталонных значений: 0.83; f 4;

2 00; 3 3; 4 1; 4 8; 5 7; 6 4, 7,37 и,8,17, Переключатель 4 устанавливают в положение, показанное на чертеже, при этом обеспечивается линейный режим работы ФАЦП, после чего измеряют эталонное значение максимальной величины измеряемого параметра (8, 17) и с помощью потенциометра 2 изменяют коэффициент передачи нелинейного датчика 1 до совпадения отсчета в блоке 11 индикации с максимальным значением шкалы преобразования„ При использова нии, например, трехразрядного двоично-десятичного АЦП 3 максимальный отсчет по шкале ФАЦП составляет 999 единиц. Масштаб шкалы, определяемый переменным резистором 9, при этом равен 1.

Далее ФАЦП с помощью переключателя 4 переводят в нелинейный режим, измеряют. первое эталонное значение

Р„ и регулируют потенциометр с номером i = 1 блока 7 элементов аналоговой памяти до совпадения отсчета по шкале преобразователя с первой узловой точкой функции аппроксимации. При использовании трехразрядного двоично-десятичного АЦП 3 и при десяти интервалах аппроксимации отсчет по шкале ФАЦП, соответствую- щий первой узловой точке функции

1269158 аппроксимации, составляет 100 единиц, т.е. одну десятую часть шкалы.

После того, как такое совпадение оказывается достигнутым, с помощью переменного резистора 9 изменяют 5 масштаб шкалы ФАЦП до получения отсчета по шкале преобразователя, совпадающего со значением Р первого эталонного значения, что в рассматриваемом случае составляет 83 единицы шкалы.

В дальнейшем измеряют последовательно оставшиеся (n — 1) эталонных значений в порядке возрастания измеряемого параметра и при измерении >5 каждого i-го значения регулируют потенциометр блока 7 элементов аналоговой памяти с i-м номером таким образом, чтобы получить по шкале

ФАЦП отсчеты, совпадающие с измеряемым параметром каждого эталонного значения (т.е. 140; 200; 330; 410;

480; 570; 640; 737 и 817).

В результате выполнения такой совокупности операций ФАЦП оказывается настроенным на необходимую функцию линеаризации, представленную в структуре преобразователя функцией .измерения уравновешивающего напряже.ния в зависимости от текущего значе- ЗО ния выходного кода АЦП 3.

Возможность настройки ФАЦП в соответствии с предлагаемым способом обусловлена тем, что ход функции линеаризации, т.е. ее наклон и зна- чение параболы на каждом i-м участке аппроксимации, в ФАЦП представленной структуры однозначно связан с регулировкой i-ro потенциометра блока 7 элементов аналоговой памяти при

40 условии предварительной настройки

ФАЦП на всех интервалах, предшествующих -му. Поэтому, пренебрегая погрешностями аппроксимации, следует считать, что если функция линеари- 45 зации кроме узловой точки, соответствующей началу i-го интервала аппроксимации, совпадает внутри этого интервала еще хотя бы в одной точке с функцией нелинейности, то обе функ-5 ции совпадают во всех точках, в том числе и в узловой, соответствующей концу i-ro интервала. Поэтому для настройки преобразователя необязательно знать координаты узловых то-, чек .функции аппроксимации, определяемых алгоритмом работы, а достаточно знать координаты некоторых опорных точек, каждая из которых находится внутри одного из интервалов аппроксимации.

Однако координаты опорных точек по шкале ФАЦП заранее (т ° е. алгоритмом работы преобразователя) заданы быть не могут, поскольку изменение прироста различного рода эталонных значений имеет случайный характер.

Поэтому при использовании способа настройки в качестве координат опорных точек функции аппроксимации используются реальные значения параметров P. .используемых эталонных значений, переход.к которым осуществляется путем изменения масштаба шкалы преобразователя с помощью переменного резистора 9.

Для обеспечения правильного соотношения между узловыми точками, заданными алгоритмом работы преобразователя, и опорными точками, определяемыми значениями P измеряемых эталонных значений, необходимо обеспечить совпадение хотя бы одной узловой точки с соответствующей опорной точкой, Учитывая, что операции настройки ФАЦП по опорным точкам должны выполняться последовательно, начиная с первого эталонного значения, такое совпадение необходимо обеспечить при настройке ФАЦП на первом интервале аппроксимации. Очевидно, что после изменения масштаба преобразователя узловыми точками функции аппроксимации будут точки шкалы, соответствующие отсчетам Р,;

2Р,; ЗР,; ..., nP,. Поскольку каждая опорная точка должна находиться внутри одного из интервалов аппрокси" сации с координатами узловых точек (i — 1)Р; Р, координата каждой опорной точки и измеряемый параметр соответствующего эталонного значения должны удовлетворять соотношению (i — 1)Р„(Р, аР,. Строгое неравенство в левой части соотношения показывает, что опорная точка не может сов" падать с начальной узловой точкой -го интервала аппроксимации, поскольку в случае такого совпадения ход аппроксимирующей кривой на этом интервале аппроксимации является неопределенным. Выполнение указанного соотношения при значительном разбросе эталонных значений относительно заданной величины обеспечивается измерением N эталонных значений, 1269158, ВНИИПИ Заказ 6038/52 . Тираж 671 Подписное

Филиал ППБ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 из которых отбираются значения, удовлетворяющие этому соотношению„

Поскольку настройка ФАЦП осуществляется путем выполнения последовательности операций при заранее неизвестной функции нелинейности, в начале настройки необходимо установить определенное, соответствие между линейной и нелинейной шкалами устройства, гарантирующее нормальное 10 функционирование АЦП 3 во всем диапазоне измеряемого параметра, т.е. отсутствие органичения уравновешивающего напряжения или снижение его размаха до уровня, не возволяющего 15 использовать полное разрешение АЦП 3.

Такое соотношение устанавливают путем получения отсчета, соответствующего максимальному значению шкалы

ФАЦП в линейном режиме, при измерении 20 эталонного значения с максимальной величиной измеряемого параметра Р„, изменяя коэффициент передачи нелинейного датчика 1 с помощью потенциометра 2, 25

Формула изобретения

Способ настройки функциональных аналого-цифровых преобразователей ЗО с элементами памяти на воспроизведение функций линеаризации характе- . ристик измерительных датчиков, осно1 ванный на измерении и последовательнр возрастающих эталонных значений физических параметров P. . .„., Р по числу и элементов памяти преобразователя и регулировании при измерении каждого -го эталонного значения физического параметра Р; элемента памяти с i-м номером до совпадения отсчета по шкале преобразователя с соответствующим узловым значением функции линеаризации,, о т л и ч arom и и с я тем, что, с целью повышения точности настройки, проводят измерение N эталонных значений физических параметров при N > п, а настройку преобразователя производят для и из этих значений, которые удовлетворяют условию |,i-1)Р, < Р1 «(iP, при этом вначале измеряют и-е эталонное значение физического параметра Р . и по результатам измерения ири работе преобразователя в линейном режиме изменяют коэффициент передачи измерительного датчика до совпадения отсчета. по шкале преобразователя с его максимальным значением, затем переводят преобразователь в режим функционального преобразования, измеряют эталонное значение физического параметра Р и после регулировки первого элемента памяти преобразователя корректируют масштаб..его шкалы до совпадения отсчета с Р., а затем по результатам измерения остальных последовательно возрастающих (rr-1)-ro эталонных значений физических параMeTpoB P „ ..., Р,„ при помощи соответствующих элементов памяти устанавливают по шкале преобразователя отсчеты, совпадающие с соответствующими значениями Р; .