Устройство линеаризации выходных характеристик частотных датчиков Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области электроизмерений и может использоват ся для измерений электрических и незлектрических величин с применением нелинейных частотных датчиков. Известно устройство линеаризации, использующее разложение обратной функции преобразования датчика в степенной ряд . Однако известное устройство харак теризуется сложностью реализации для обеспечения быстродействия. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, принцип действия оторого основан на кусочно-линейной аппроксимации функции преобразования датчика. Указанное устройство содержит бло управления,элемент И, два памяти, счетчик, вентильную гЬуппу, регистр и блок выбора номера участка аппроксимации, причем перЕ1ь й вход элемента И является входом устройства, второй вход его соединен с выходом блока управления, входы блоков памяти соединены между собой и с выходами блока выбора номера, выходы второго блока памяти соединены с входами счетчика, выходы i oToporo че рез вентильную группу соединены с входами регистра, а выходjэлемента И соединен со счетным входов счетчика 2. Недостаток данного устройства заключается в узких функциональных возможностях, обусловленньос изменени ем временного интервала преобразования в зависимости от величины преобразуемого параметра, что, в свою оче редь, не позволяет его использовать в условиях сильных промыш тенных поме , . Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей. Поставленная цель достигается за счет того, что .в устройство линеари зации выходньпс характеристик частот ньк датчиков, содержащее блок управ ления, первьй элемент И, два блока памяти и счетчик, причем первый вход первого элемента И являе1|ся входом устройства, а второй BXOJI его соеди нен с первым выходом управления, входы первого и втоЬого блоков памяти соединены меязду србой, выход второго блока памяти соединены с первыми входами счетчика первые вы ходы которого являются выходом уст272ройства, введены управляемый генератор, делитель частотьг, 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 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 соедине1ны 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 - типичная выходная характеристика датчика. Устройство содержит блок 1 управ ления, первый элемент 2 И, первый 3 и второй А 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 соединены 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 ущ авляющими 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 fx в число N, линейно связанное с измеряемой величиной X, выбираются равными опорному временному интервалу Цр. Первьй блок памяти служит для запоминания углов наклона корректирующей функции, соответствующих каждому участку аппроксимации. А установка счетчика импульсов по окончании первого такт вьшолняется с учетом того, что во втором такте коэффициент аппроксима ции и длительность этого такта оста ются постоянными. В устройстве-прототипе так же, как и в предлагаемом устройстве, осуществляется преобразования часто ты fx, нелинейно связанной с исследуемой величиной X, в число , про порциональное значению величины X. Изображенные на фиг. 2 графики пояс няют зависимости нелинеаризованного N у и линеаризованного Н„дЧисел импульсов от исследуемого параметра X. Здесь диапазон зависимости NJI F(x) разбит на четыре участка аппроксимации. В устройстве-прототипе в первом такте находят номер участка аппроксимации, а следовательно, значение угла vL , т.е. коэффициента аппрок (Симаций. Исходя из найденного oLi , определяют начальное перед вьтолнением второго такта состояние счетчика импульсов N„(,4;, а также со Vответствующее номеру участка время tnp{ преобразования. Тем самым производят операцию смещения нуля .продолженной до пересечения с осью N корректирующей прямой, соответствую щей данному участку аппроксимации. Изменение же времени преобразования по существу соответствует изменению чувствительности, т.е. переходу от угла оС; и общему углу оС . В предлагаемом устройстве время преобразования остается постоянн В этой связи начальное перед вторым тактом состояние Ыцдц счетчика нель определить как пересечение продолже ния корректирующей прямой, соответс вующей данному i-му участку аппроксимации, с осью N. Число Н..„.определ nuli . ется расчетным путем, исходя из выр жения.. . , аЧл «-фГ; «наи; х-Чр11 Отсюда , , начГ- ХА-Ч-Чр: Если О N определяется по формуле NcT-HxrlAp -V где N( - емкость счетчика импульсов. Устройство работает следующим образом. На вход устройства, а следовательно, на первьй вход элемента 2 поступают импульсы частоты f),, нелинейно связанной с исследуемой величиной X. С выхода элемента 2 импульсы частоты f){ в течение времени преобразования (а следовательно, J ) подаются на цепь последовательно соединенных 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 состояния счетчика 5. Выходные коды блоков 3 и А 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 t ; При подаче на вход генератора 6 импульсов входной частоты f) логическая 1 на втором выходе блока 1 обеспечивает на вькоде генератора 6 формирование такого числа импульсов, значение которого равно коэффициенту К.g 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 6 с заданным коэффици- . ентом Кц; умножения и осуществляют установку гчетчика 5 в состояние Ннм1. Сигналом с четвертого выхода блока 10 управления (которьй является инверсией сигнала с второго выхода) осуществляется разрешение подачи импульсов с выхода счетчика 5 на вход счетчика 9 через элемент 8. Результат Njj преобразования с выхода счетчика 5 поступает на выход устройства. В начале первого такта преобразования осуществляется установка в исходное сЬстояние основных узлов устройства: в нулевое состояние произво дится установка делителя 7, счетчика 5, счетчика 9. Цепи начальной установки на фиг. 1 не показаны. Кроме того, начальной установкой обеспечивается формирование нуля на первом выходе блока 1 управления (импульсы частоты fx не достигают входа счетчика 5), единицы нуля - на втором выходе, что обеспечивает в дальнейшем при поступлений каждого импульса на вход генерйтъра 6 формирование такого числа импульсов, значение которого равно коэффициенту Кд деления делителя 7, единицы - на четве том выходе (разрешается импульсам частоты с выхода счетчика 5 поступат на вход счетчика 9 адреса) и нуля на третьем выходе. tnpCl Затем в течение времени присутствует на первом выходе блока 1) импульсы частоты f через элемент 2, генератор 6 и делитель 7 поступают на вход счетчика 5. Так как на калсдый входной импульс частоты fv на выходе генератора 6 формируется число импульсов, равное коэффициенту Кдел деления делителя 7, на вход счетчика 5 поступает Ny импульсов (N у . Нулевой сигнал на втором выходе блоки 1 обеспечивает в первом такте коэффициент умножения Кц генератора 6, значение которого численно равно коэффициенту У./ деления делителя 7. Генератор 6 является, таким образом, умножителем частоты, точнее умножителем числа импульсов. Единицей на четвертом выходе блока 1 разрешается подача на вход счетчика 9 импульсов с выхода счетчика 5. Сигна лы с выхода счетчика 5 определяют как длину, так и число участков аппроксимации. Следовательно, по окончании первого такта в счетчике 9 фик сируется код i-ro номера участка аппроксимации, в пределах которого находится число Nj. Таким образом, в конце первого такта коды выходных .сигналов блоков 3 и Д памяти соответствуют i-му участку аппроксимации. По окончании первого такта на первом выходе блока 1 заканчивается формирование 1, появляется также О на четвертом выходе, 1 - на втором выходе и формируется импульс переписи на третьем выходе. Следовательно, производится начальная предустановка счетчика 5 в состояии N, которое определяется зафик- в счетчике 9 кодом i-ro сированным номера участка. Код числа N хранится в течение последующего второго такта в блоке 4. Кроме того, подачей сигналов с выходов блока 3 на входы управления генератора 6 обеспечивается зависимость коэффициента Kuff умножения генератора 6 от номера участка аппроксимации. При этом зна,чение коэффициента Кцд,,- умножения |может быть меньше, равно или больше .значения коэффициента К деления. Следовательно, коэффициент аппроксимаций 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 - О. По окончании второго такта в счетчике 5 оказывается записанньм число N,. Значение этого числа но определить, представив выражение (1) в виде -N 4 .4 Это выражение справедливо, так как дроби вида tg«i /tgo{j всегда можно привести к единому знаменателю, значение которого в нашем случае удобно принять равным . За счет использования интервала преобразования постоянной величины функциональные возможности по применению предлагаемого устройства значительно расширяются.

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.