Устройство коррекции частотных преобразователей

Устройство коррекции частотных преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l,1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 ) 4939!5

Сюв Соеетскнк

Севалиетическик

Республик

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20,03,74 (21) 2006757 26-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 26.05.76 (51) М, Кл. И 03k 13,i20

Государственный комитат

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 68.325(088.8) (72) Авторы изобретения

И. Ф, Островский, Г, И. Пох и М. П. Шадрин (71) Заявитель

Пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовательского технологического института приборостроения (54) УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИИ

ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к области измерительной техники, автоматики и вычислительной техники, Известно устройство коррекции частотных преобразователей, содержащее частотный преобразователь, подключенный через схему совпадения, управляющий вход которой соединен с устройством управления, и счетчик к входу селекторов временных интервалов, другой вход которого через делитель частоты соединен с устройством управления и генератором опорной частоты.

Цель изобретения — повышение точности и у и р ощение.

Для этого выход селектора временных интервалов подключен к входам двух дополнительных схем совпадения, другие входы которых соединены соответственно с выходом устройства управления и выходами делителя «астоты, причем выход первой дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные первый дополнительный счетчик и преобразователь кода в частоту подключен к управляющему входу аналогового ключа коррекции крутизны частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора входного сигнала, а выход второй дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные второй дополнительный счетчик и преобразователь кода во временной интервал подключен к управляющему входу аналогового ключа коррекции начальной частоты частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора опорного сигнала.

Функциона.пьная схема устройства коррекции приведена на фиг. 1 и содержит схемы 1, 2, 3 совпадения, основной счетчик 4, селектор

5 временных интервалов, устройство 6 управ10 ления, делитель 7 частоты, генератор 8 опорной частоты, дополнительные счетчики 9, 10, преобразователь 11 «код — частота», преобразователь 12, «код — временной интервал», аналоговый ключ 13 коррекции крутизны частот15 ного преобразователя, аналоговый ключ 14 коррекции начальной частоты частотного преобразователя, интегратор 15 опорного сигнала, выходы 16, 17 и 18 делителя 7.

20 Для упрощения последующих рассуждений рассмотрим коррекцию на примере корректирования мультипликативной и аддитивной погрешностей развертывающего преобразователя разбаланса резистивного моста в пропор25 циональное изменение частоты следования импульсов, структурная схема которого приведена на фиг. 2 — и включает в себя резистивный мост 19, дифференциальный уси.питель 20, интегратор 21, сравнивающее устройство 22, ре30 зисторы 23, 24, 25, 26 обратйой связи.

493915

Если сопротивления резисторов противоположных плеч моста при изменении входного воздействия изменяются в противофазе, функция преобразования рассматриваемого преобразователя имеет следующий вид:

F «GRK2K + K! (1)

4х (1 — К,) где 6R=AR/R — относительное изменение сопротивления плеча моста, т — постоянная времени интегратора, К вЂ” коэффициент усиления усилителя 20.

R2g + 1!24 Rg!

На фиг. 3 приведены временные диаграммы выходных напряжений интегратора — V, и устройства сравнения — Vo.

Начальное значение частоты преобразователя 1р определяется из выражения (1) при 2О

6R=0 и равно

К!

f-=

4с (I — К,) (2) В устройстве начальная частота корректируется с помощью задержки момента начала интегрирования сигнала У!!К! на время t! в каждый полупериод работы преобразователя, как показано на фиг. 4. Здесь V! — напряжение на неинвертирующем входе интегратора. В этом случае выражение (2) приобретает вид:

fo—

К! (3)

4- (1 — К!) +- 2К!/!

Из последнего выражения следует, что крутизна S функции преобразования зависит от б5

Задержка интегрирования осуществляется с 35 помощью аналогового ключа 14, который включается в разрыв цепи в точке А (фиг.2).

Коррекция крутизны функции преобразования $ производится при скорректированной начальной частоте fo путем периодического от- 4О ключения на время to сигнала, пропорционального значению преобразуемого параметра, поступающего на инвертирующий вход интегратора 21. Коммутация указанного сигнала производится с определенной частотой коррекции 45 крутизны f, Временная диаграмма изменения напряжения V> питания моста помещена на фиг. 5. Закон изменения напряжения на инвертирующем входе интегратора — аналогичен, с той лишь разницей, что его амплитуда 5О равна V>ARK. Здесь же (фиг. 5) приведена диаграмма изменения выходного напряжения

V„интегратора соответствующая работе интегратора при скорректированной начальной частоте и скорректированной крутизне функ- 55 ции преобразования S. Если закрывать ключ, установленный в точку А (на фиг. 2), каждый раз на время tp с частотой коррекции f», то функцию преобразования (выражение 1) можно представить в виде: бО 1 КК2 (1 .1»t0) + К1 вых-- (Ж,!

4х (1 — К,) —, 2K!t!

4 частоты корректирующих импульсов f» (при

l!! = const) .

Рассмотрим работу схемы коррекции в случае корректирования начального значения частоты fo (см. фиг. 1), При нулевом входном сигнале времязадающие элементы преобразователя должны иметь такие значения, чтобы при отсутствии коррекции значение выходной частоты преобразователя fo было бы больше требуемого номинального значения fo„, а крутизна преобразования была бы также больше требуемого поминального значения крутизны.

При подаче команды коррекции, устройство

6 управления запускает делитель 7 частоты и подает разрешающие потенциалы на входы схем совпадения 1 и 3. Вследствие этого основной счетчик 4, емкость которого равна N, через схему 1 совпадения производит подсчет импульсов выходной частоты интегратора 15.

Через промежуток времени 1! =N//О счетчик заполнится, импульс переполнения с него поступит на селектор 5 временных интервалов.

Как было отмечено выше, одновременно с началом счета импульсов fo счетчиком 4 был осуществлен запуск делителя частоты 7. Коэффициент деления делителя 7 по выходу 16 таков, что через время t"=N//!!» с его выхода 16 поступит импульс на селектор 5. Если t t" (т. е. fo„ f!!), то на выходе селектора 5 появится импульс длительностью " — 1 == М, =- (— — — Л (5) . fo, fo)

Импульс длительностью Ж!! с выхода селектора 5 поступит в качестве управляющего на схему 3 совпадения. Теперь через схему 3 совпадения на счетчик 10 в течение времени

Atо будут поступать импульсы с выхода 18 делителя частоты 7, частота которых ," „-»=f »/2N, после чего в счетчике 10 окажетt!tf0» ся записанным число N! — — —, или с учетом

2Ф выражения (5) (6) N! представляет собой код промежутка времени 1!, на который необходимо задерживать начало интегрирования опорного сигнала, поступающего на неинвертирующий вход интегратора 21 (cM. фиг. 2) в каждом полупериоде преобразования, с тем чтобы значение реальной начальной частоты 1, оказалось равным ее номинальному значению fo, С записью в счетчик 10 числа N>, процесс корректирования начальной частоты преобразователя заканчивается. После окончания корректирования /О, в процессе корректирования крутизны функции преобразования, или в процессе преобразования входного воздействия преобразователь 12

«код — временой интервал», синхронизируемый выходным напряжением преобразователя 15, в начале каждого полупериода преобразования выдает импульс длительностью 1 на управляющий вход ключа 14, в результате чего про.

493915

40

oR,„КК +К, И,„K Kat то получим

fÄ = — Na

to

При работе схемы коррекции в режиме измерения входного параметра схемы 2 и 3 совпадения закрыты. Преобразователь 15 производит преобразование входного параметра в частоту следования импульсов. 3а счет того что в счетчиках 10 и 9 хранятся значения кодов N и N>, соответственно в каждом полупериоде преобразования производится задержка интегрирования опорного сигнала VoK> по неинвертирующему входу интегратора на время

t и отключение на время 4 напряжения, несущего информацию о значении входного параметра, от инвертирующего входа интегратора с частотой f,,-. В этом случае напряжения на входах интегратора будут .изменяться в соответствии с диаграммами Vi (см. фиг. 5) (на неинвертирующем входе) и Кх (см, фиг. 5) (на

55 инвертирующем входе). Процесс преобразова5 исходит задержка начала интегрирования опорного сигнала на время 1 в каждом полупериоде выходной частоты преобразователя.

На втором этапе коррекции производится корректирование крутизны S функции преобразования. Как указывалось ранее, для изменения крутизны требуется изменять частоту корректирующих импульсов, подаваемых на управляющий вход ключа 13. Для получения исходной информации к входу преобразователя подключается источник колиброванного воздействия.

Устройство 6 управления так же, как и при корректировании начальной частоты, запускает делитель 7 частоты, а на схемы 1 и 2 совпадения подает разрешающий потенциал.

Вследствие этого основной счетчик 4 (с емкостью N) через схему 1 совпадения производит подсчет импульсов выходной частоты интегратора 15. Через промежуток времени

4 =N/F„... счетчик заполнится, импульс переполнения с него поступит на селектор 5 временных интервалов. Одновременно с началом счета импульсов F... счетчиком 4, осуществляется запуск делителя 7 частоты. Коэффициент деления делителя 7 по выходу 16 в случае корректирования крутизны преобразователя

fl таков, что через время ts =NIF„„„(F„„-т номинальное значение F„„- при скорректированной крутизне преобразования) с его выхода 16 поступит импульс на селектор 5. Если

Wt, (т. е. Fob,õòÔFâûõ), то на выходе селектора 5 появится импульс длительностью

ts — ts= Д,= F N (Л

В этом выражении

oRmKKa (1 facto) + Ki

4: (1 — К,) + 2К,t соответствует выражению (3) при М=И, а

F„, получено из (3) с учетом f =0, т. е. р о« тKKa + Kl

4". (1 — К ) + 2КД

Импульс длительностью AtÄ с выхода селектора 5 поступит в качестве управляющего на схему 2 совпадения. Теперь через схему 2 совпадения на счетчик 9 в течение времени

At, будут поступать импульсы с выхода 17 делителя частоты 7, частота которых f „, после чего в счетчике 9 окажется записанным число N =At foii. Na, которое представляет собой код частоты коррекции f,. С записью в счетчике 9 числа Na процесс корректирования крутизины функции преобразования преобразователя 15 прекращается. После окончания корректирования, в процессе преобразования входного воздействия, преобразователь 11

«код — частота» непрерывно подает импульсы длительностью to с частотой f„. корректирования крутизны S на управляющий вход ключа

13, в результате чего о.уществляется периодическое прекращение интегрирования напряже5

6 ния, пропорционального входному воздеиствию, т. е. осуществляется корректирование крутизны S функции преобразования.

Для определения значения частоты корректирования условимся, что N импульсов частоты F„„,, счетчик 3 подсчитает за некоторое время 4, т. е, oRmKKa (I — facto) + Ки ty

4-(1 — К )+2К 1

Тогда то же самое количество импульсов N„ но уже частоты преобразователя Р„, при нескорректированной крутизне, счетчик 3 подсчитывает за время 4.— М. откуда

N =- (t — At,) F,„, =- (ter —,) X оЯ,„КК, + Ki (9)

4-. (I — К,) + 2«(,, Прировняв правые части (8) и (9) и решив уравнение относительно f„,-, получим: RmKKa (К д (10) « 1ПКК 2 О Я

Если М, закодировать некоторым количеством N> импульсов частоты f,„„, т. е.

Д,= „N, он и переписать (10) с учетом (11), получим:

oRmKKa + Kt Na (12)

5RmKK,1,(л «";„

В этом выражении ой,нKKa+ Ki

= сonsñ

ОЯ КК41 с $1

Следовательно, если выбрать коэффициент деления делителя 7 по выходу 17 таким, чтобы модуль частоты импульсов на этом выходе был равным ч93915 ния значения входного параметра в частоту протекает следующим образом. Напряжение

Vo с выхода преобразователя 15 (см. фиг. 5) подается на схему 1 совпадения. Устройство

6 управления открывает схему 1 совпадения на время измерения Т„„,. Счетчик 4 производит подсчет импульсов выходной частоты преобразователя 15 затем полученное значение кода дешифрируется и подается на цифровое отсчетное устройство в единицах входного параметра (дешифратор и цифровое отсчетное устройство на схеме не показаны).

Предмет изобретения

Устройство коррекции частотных преобразователей, содержащее частотный преобразователь, подключенный через схему совпадения, управляющий вход которой соединен с устройством управления и счетчик к входу селекторов временных интервалов, другой вход коп>pcrn через делитель частоты соединен с устройством управления и генератором опорной частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в нем выход селектора временных интервалов подключен к входам дополнительных схем совпадения, другие входы которых соединены соответственно с выходом устройства управления и вгяходами делителя частоты, причем выход первой дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные первый дополнительный счетчик и преобразователь кода в частоту подключен к управляющему входу а налогового ключа коррекции крутизны частотпoro преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора входного си-.пала, а выход второй дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные второй дополнительный счетчик и преобразователь кода во временной интервал подключен к управляющему входу аналогового ключа коррекции начальной частоты частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора опорного сигнала.

493915 л, я

Фиг S

Составитель И. Разннова

Техред Т. Миронова

Корректор Е. Хмелева

Редактор В. Булдаков

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1044(8 Изд. № 2073 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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