Устройство для вычисления функции линеаризации

Устройство для вычисления функции линеаризации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>905831 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 120580 (21) 2923356/18-24 с присоединением заявки № (23) П риоритет

Опубликовано 159282. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 150232 (51)M. Кл.

G 06 J 3/00

С 06 Р 15/353

Гооудерстееииыб комитет ио делам изобретений и открытий (5З) ЙК681.34 (088. 8) С. И. Рудковский, П. Ф. Головченко, В.

С. К. Редько, В. В. Левчук и В. И. Горд (72) Авторы изобретения

Киевское научно-производственное объед4ненйB

"Аналитприбор" (72) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ФУНКЦИИ

ЛИНЕАРИЗАЦИИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для вычисления функций линеаризации выходных характеристик первичных измерительных преобразователей и для дискретной записи с минимальной избыточностью информации сигналов, характеризующих физические процессы в различных автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Известно устройство для формирования функции линеаризации, содержащее генератор опорной частоты, смесители и полосовые фильтры (11 .

Недостатком устройства является ограниченная область применения, так как это устройство позволяет определять функцию линеаризации только частотных датчиков с дифференциальным выходом.

Известно также устройство для вычисления функции линеаризации, содержащее аналого-цифровой преобразова2 тел ь, цифроан алоговые преобр азователи, реверсивные счетчики, генератор импульсов, блок памяти, элементы задержки и элементы И, триггер и компаратор (2) .

Недостатком данного устройства является ограниченная область применения, так как оно может быть использовано только для первичных измерительных преобразователей с ре2улируемыми коэффициентами передачи.

Наиболее близким к изобретению является устройство для вычисления функции линеаризации, содержащее регистры памяти, ключи и аналогоцифровой преобр азоват ел ь, соединенный аналоговым входом с шиной ввода линеаризации сигнала, выходом знака приращения - с входом управления реверсом реверсивного счетчика, а выходом параллельно кода - с входом первого ключа, подключенного выходом к установочному входу сумматора, причем информационный вход первого ре9О583 ги ст ра памяти соединен с кодовым выходом счетчика импульсов, а управг;яющий вход второго регистра памяти подключен к выходу блока сравнения кодов, входу элемента задержки, управляющим входам двух коммутаторов, соединенных информационными входами через соответствующие ключи с выходами первого и второго регистров памяти, выходом реверсивного счетчика и выходом счетчика импульсов, подключенного входом общения к входу обнуления реверсивного счетчика и к выходу элемента задержки, а счетным входом к выходу генератора импульсов и входу делителя частоты, соединенного управляющими входами с выходами коммутаторов,а выходом " со счетным входом дополнительного реверсивного счетчика, подключенного выходом к входу цифроаналогового преобразователя и к информационному входу сумматора, соединенного выходом с первым входом блока сравнения кодов, подключенного вторым входом к шине установки максимально-допустимой погрешности линеаризации, причем выход число-импульсного кода приращения аналогоцифрового преобразователя соединен со счетным входом реверсивного счетчика„ а выход параллельного кода преобразователя подключен к информационному входу второго регистра и через первый ключ к установочному входу дополнительного реверсивного счетчика f33 .

Недостатком этого устройства является сложность технической реализации вычисления функции линеаризации характеристик первичных измерительных

40 преобразователей.

Целью изобретения является упрощение устройства. с

С этой целью устройство для вы- числения функции линеаризации вклюю чающее регистры памяти, ключи и аналого-цифровой преобразователь, соединенный аналоговым входом с шиной ввода линеаризуемого сигнала, выходом знака приращения - с входом управления реверсом реверсивного счетчика, а выходы параллельного кода - с входом первого ключа, подключенного выходом к установочному входу сумматора, причем информационный вход первого регистра памяти соединен с кодо- 5 вым выходом счетчика импульсов, а управляющий вход второго регистра памяти подключен к выходу блока сравне1 ф нил кодов и к входу элемента задержки, содержит триггер, элемент И и блок дег|ения, соединенный первым входом с выходом сумматооа, вторым входом - с шиной установки максимально допустимой погрешности линеаризации, а выходом — информационным входом третьего регистра памяти, подключенного управляющим входом к выходу элемента задержки, а выходом — к первому входу блока сравнения кодов и к информационному входу сумматора, соединенного входом реверса знака суммирования с выходом знака приращения аналого-цифрового преобразователя и со счетным входом триггера, а входом разрешения суммирования — с первым входом элемента И, счетным входом счетчика импульсов, входом обнуления реверсивного счетчика и с выходом блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к кодовому выходу реверсивного счетчика, соединенного счетным входом через второй ключ с выходом число-импульсного кода приращения аналого-цифрового преобразо,вателя, подключенного входом опорного

::кода к шине ввода кодовых Эквивалентов эталонного сигнала и к информационному входу второго регистра па- мяти, а управляющий вход первого регистра памяти соединен с выходом элемента И и с установочным входом триггера И.

Кроме этого, аналого-цифровой преобразователь содержит генератор импульсов, элемент И, реверсивный счетчик, цифроаналоговые преобразователи и компаратор, первый вход и выход которого являются соответственно аналоговым входом и выходом знака приращения аналого-цифрового преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого цифроаналогового. преобразователя, цифровой вход которого является входом опорного кода аналого-цифрового преобразователя, а аналоговый вход подключен к выходу второго,цифроаналогового преобразователя, соединенного цифровым входом с выходом реверсивного счетчика, подключенного входом управления реверсом к выходу компаратора и к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов, а выходом - со счетным входом реверсивного счетчика, причем выход элемента М и выход реверсивного счетчика являются соответственно вы905831 6

55 ходом число-импульсного кода приращения и выходом параллельного кода ан алого- цифрового преобра зоват ел я .

На чертеже изображена блок-схема устройства для вычисления функции линеаризации.

Устройство содержит аналого- цифровой преобразователь 1, соединенный аналоговым входом 2 с шиной 3 ввода линеаризуемого сигнала, выходом 4 знака приращения — с входом управления реверсом реверсивного счетчика

5, а выходом 6 параллельного кода с входом первого ключа 7, подключенного выходом к установочному входу сумматора 8. Информационный вход первого регистра 9 памяти соединен с кодовым выходом счетчика 10 импульсов, а управляющий вход второго регистра 11 памяти подключен к выходу блока 12 сравнения кодов и к входу элемента 13 задержки. Блок деления о

l4 соединен первым входом с выходом сумматора 8, вторым входом — с шиной

15 установки максимально допустимой погрешности линеаризации, а выходомс информационным входом третьего реI гистра 16 памяти. Регистр 16 подключен управляющим входом к выходу элемента 13 задержки, а выходом — к первому входу блока 12 сравнения кодов и к информационному входу сумматора

8. Сумматор 8 соединен входом реверса знака суммирования с выходом 4 знака приключения преобразователя l и со счетным входом триггера 17, а входом разрешения суммирования - с первым входом элемента И 18, счетным входом счетчика 10 импульсов, входом обнуления реверсивного счетчика и с выходом блока 12 сравнения кодов.

Второй вход блока 12 подключен к кодовому выходу реверсивного счетчика о соединенного счетным входом через второй ключ 19 с выходом 20 числоимпульсного кода приращения преобразователя 1, подключенного входом .21 опорного кода к шине 22 ввода ко довых эквивалентов эталонного сигнала и к информационному входу регистра 11. Управляющий вход регистра 9 соединен с выходом элемента И 18 и с установочным входом. триггера 17, выход которого подключен к второму входу элемента И 18. Аналого-цифровой преобразователь 1 содержит гене ратор 23 импульсов, элемент И 24, реверсивный счетчик 25, цифроаналого5 0

2О

40 вые преобразователи 26 и 27 и компа-.:

I ратор 28. Первый вход и выход компаратора 28 является соответственно аналоговым входом 2 и выходом 4 знака приращения преобразователя 1, а второй вход компаратора 28 соединен с выходом первого цифро-аналоговоro преобразователя 26, цифровой вход которого является входом 21 опорного кода преобразователя 1, а аналоговый вход подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя 27, Цифровой вход преобразователя 27 соединен с выходом счетчика 2, подклю" ченного входом управления реверсом к выходу компаратора 28 и к первому входу элемента И 24. Элемент И 24 соединен вторым входом с выходом генератора 23 импульсов, а выходомсо счетным входом счетчика 2 . Выход элемента И 24 и выход счетчика 25 являются соответственно выходом 20 число-импульсного кода приращения и выходом 6 параллельного кода преобразователя 1.

Принцип действия устройства основывается на том, что на вход первичного измерительного преобразователя (функцию линеаризации которого нужно вычислить) подают эталоны х физической преобразуемой величины х и аппроксимируют линеаризуемую функцию

Uy его выходного сигнала и линейными уастками таким образом, чтобы величины угловых коэффициентов I< и К 1 на смежных i-ом и (i + 1)-ом участках отличались в процентном отношении на величину заданной максимально" допустимой погрешности К линеариза"

3 .ции

У" - ".. ))ppppgg

<, При этом функция линеариэации представляется начальным значением

U (<1 опорного сигнала аналогсы-цифрового преобразования, последователь" ностью значений Ng(g - Из(и) кодовых э квивалентов линеар из ации фун кции в узлах аппроксимации и знаком приращения величины +Ь0ои() = 0o (4)

- 0 „(«<) при переходе с одного . участка аппроксимации на другой.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом вычислений все регистры памяти, счетчики и сумматор

9О;8 1 обнуляются, Вычисленные фу Ilxll,èè линеаризации начинают с определения

Нс3ЧаЛЬНОГО ЗнаЧЕНИЯ (1 И (q) ОПОР14ОГО

С ИГН ал а N11И На у ч аСТ Ке х п() и р (1) для чего н ажатием пускОвОй кнОп ки (на чертеже на изображена) коатковременно размыкают ключ 19 и замыкают ключ /. Соответственно с этим обрывается связь счетного входа счет чика 5 с выходом 20 число-импульсного кода приращения преобразователя

1, а установочный BxoL1 cgY14BToäB 8 подключается к выходу 6 параллельного кода, преобразователя 1 (на время удержания кнопки в нажатом состоянии). Одновременно с этим подают на вход первичного измерительного преобраэОвателя зталОн x,i ) и на ши ну 22 устройство соответствувщий этому эталону кодовый эквивалент

N,(,) . Выходной — èãíàë (1 в(4) измерительного преобразователя с шины

3 устройства поступает на аналоговый вход 2 аналого-цифрового преобразователя 1, В результате появившегося на выходе компаратора 28 сигнала, вызванного разбалансом на его

36 входах сигналов Uxq(<) и U (где

U — выходное напргжение преобразователя 26), счетчик 2р начинает заполнятьсяя импульсами с выхода генера тора 23 до совпадения сигналов на входах компаратора 28, при этом величина кода на выходе 6 преобразователя 1 (т,е. код счетчика 25) станет равной

26,2

U xa(4) NI N и„

М э (2) О 2

Л 40 где U - опор loe напряжение на аналоговом входе преобразователя 27;

2Р

N и N количество дискретных уровней, формируемых преобразос15 вателями 26 и 27.

Показание N„ (q) счетчика ?5 заносится в сумматор 8 и представляет собой первое слагаемое, неизменяющееся в течен е всего процесса вычислений. При этом в регистр 16 через

N блок деления 1 1 запишется г1ервое значение приращения

Моп (e) б, где 5 - величина максимально-допустимой IloãðeIIHoñòè линеаризации, ВВо димой в делитель 141 с шины 1».

После oTпускания I!vcкОБОи кнОпки ключ 7 размыкается, а кгюч 19 замыкается и далее на вход и мерительного преобразователя и на шину 22 начинают подавать последовательно

B порядке нарастания значений эталоI4bI ХЗ(2) з ..., ХЭ(„) И COOTBPTCT BУYJ щие им кодовые эквиваленты N 3(2)

N > {I„), Если при подаче каждой

ПарЫ ЗНаЧЕНИй Ха() з и З(2), ..., Х (4), N>I ) уравновешивание сигналов

О., (2), 14,(,), ... U x (,), 14 B(„) поступающих на входы 2 и 21 аналогоцифрового преобразователя 1, достигается в результате изменения кода в счетчике 2э на величину бй„„

Now (4) чаи

5) то считают линеаризуемой выходной сигнал первичного измерительного преобразователя линейным на участке

И (4) — U xB() в пределах допустимой погрешности 5 линеаризации.

При этом сравнение текущего значения приращения Л ХО1„, формируемого в счетчике 9, с максимально допустимым значением 5Ngl() для первого участка Ux (n) — Uxg(<) линеаризации, хранимым в регистре 16, осуществляется блоком 17 сравнения кодов. Если г1ри каком-то (i + 1)-ом значении пары эталонов ха(„.+,), 14 (,,1) в счетчике 5 сформируется число, равное максимально допустимому приращению Мои(„), то сработает блок 12, сигнал на выходе когорого зафиксирует конец первого линейного (в пределах

II ) участка выходной характеристики

U = f(x ), По сигналу с выхода блока 12 произойдет запись в регистр

11 узлового значения N (,„„) ., поступление одного счетного импульса в счетчик 1О; обнуление счетчика 5; формирование в сумматоре 8 нового рЕЗуЛ Ьт ат а Й<з, (2) = N <,> (t!) + ЬМОи(з1) запись в регистр 16 через делитель

14 нового максимально допустимого для второго участка приращения

"4 сьев (2) рпаx„! l = — (зза запись прр33 изводится через временной интервал, определяемый элементом 13 задержки); поступление сигнала на один вход элемента И 18. Однако сигнал разрешения записи в регистр 9 на выходе элемента И 18 появится в том случае, 905831

10 если перед поступлением импульса с выхода блока 12 знак приращения на последующем участке сменится на противоположный по отношению к знаку приращения на предыдущем участке. Каждая смена знака на выходе 4 преобразователя 1 вызывает переключение триггера 17, а появление сигнала на выходе элемента И 18 возвращает триггер 17 в исходное нулевое" 10 состояние. При дальнейшем формировании пар значений эталонов х,+ ц

Иэ l g) р е е > х y() y i1 gin) устрои ство работает аналогично описанному.

Таким образом, после окончания 15 вычисления функции линеаризации полная функция линеаризации задана значениями функции М в узлах линеариЗф зации (записанными в регистр 1!) и порядковыми номерами линейных 20 участков, на которых необходимо сменить знак приращения Ь Й >и (в начале градуированной шкалы приращение и Nl»„(„) 7 0 во всех случаях, так как определение начального значения 25

N»!<> производят с нуля). Порядковые номера К записываются в регистр

9.

Для получения истинного значения преобразуемой физической величины х з0 при эксплуатации первичного измерительногс преобразователя с нелинейной выходной характеристикой U„

=1(x) подключают его выход к входу преобразователя 1,устанавливают начальное значение Й !,! опорного сигнала (коэффициент аналого-цифрового преобразователя) и по мере получения на выходе 6 преобразователя 1 узловых

Зф значений и, изменяют величину

40 опорного сигнала на входе 21 преобразователя 1.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позво45 ляет упростить техническую реализацию вычисления функции линеаризации, что, в частности, объясняется умень- ,шением количества формируемых и хранимых параметров функции линеариза50 ции, так как в известном функция линеаризации задается большей ссвокупностb>0 параметров таких координат узлов аппроксимации, как значения линеаризуемой функции, значения вре 55 менных интервалов между узлами, величины и знаки приражения линеаризуемой функцли. Указанное обстоятельство и обуславливает возможную техни ко-экономическую эффективность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для вычисления функ" ции пинеаризации, содержащее регистры памяти, ключи и аналого-цифровой преобразователь, соединенный аналоговым входом с шиной ввода линеаризуемо с сигнала, выходом знака приращения — с входом управления реверсом реверсивного счетчика, а выходы параллельного кода — с входом первого ключа, подключенного выходом к установочному входу сумматора, причем информационный вход первого регистра памяти соединен с кодовым выходом счетчика импульсов, à управляющий вход второго регистра памяти подключен к выходу блока сравнения кодов и к входу элемента задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит триггер, элемент И и блок деления, соединенный первым входом с выходом сумматора, вторым входомс шиной установки максимально допустимой погрешности линеаризации, а выходом — информационным входом тре тьего регистра памяти, подключенного управляющим входом к выходу элсмента задержки, а выходом - к первому sxo ду блока сравнения кодов и к информационному входу сумматора, соединенного входом реверса знака сумми" рования с выходом знака приращения аналого-цифрового преобразователя и со счетным входом триггера. а входом разрешения суммирования с первым входом элемента И, счетным входом счетчика импульсов, входом обнуления реверсивного счетчика и с,выходом блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к кодовому выходу реверсивного счетчика, соединенного счетным входом через второй ключ с выходом число-импульсного кода приращения аналого-цифрового преобразо» вателя, подключенного входом опорного кода к шине ввода кодовых эквивалентов эталонного сигнала и к информационному входу второго регистра памяти, а управляющий вход первого регистра памяти соединен с выходом элемента К и с установочным входом триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И.

905831

Составитель С.Казинов

Редактор Л.Повхан ехред Ж.Кастелевич Корректор А.ференц

Заказ 367/65 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 2. Устройство по п. 1, . о т л и ч а ю щ е е с я тем, что аналогоцифровой преобразователь содержит генератор импульсов, элемент И, реверсивный счетчик, цифроаналоговые преобразователи и компаратор, первый вход и выход которого являются соответственно аналоговым входом и выходом знака приращения аналого-цифрового преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого является входом опорного кода аналогоцифрового пре образователя, а аналоговый вход подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного цифровым входом с выходом реверсивного счетчика, подключенного входом управления реверсом к выходу компаратора и к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов, а выходом со счетным входом реверсивного счетчика, причем выход элемента И и выход реверсивного счетчика являются соответственно выходом число-импульсного кода приращения и выходом параллельного кода аналого-цифрового пре-

1О образователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 754442, кл. G 06 G 7/26, 1978.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке 4 27866418/18-24, кл. G 06 J 3/00, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР щ Г 742914, кл. G 06 I= 3/00, 1977.