Устройство линеаризации выходных характеристик частотных датчиков Советский патент 1985 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения электричес ких и неэлектрических величин с при менением нелинейных частотных датчи ков. Известно устройство кусочно-лине ной аппроксимации характеристик ча тотных датчиков, содержащее умножи тель выходной частоты на коэффициенты, соответствующие каждому учас ку аппроксимации lj . Наиболее близким по технической сущности к;данному является устройство линеаризации выходных характеристик частотных датчиков, содержащее блок управления, первый элемент И, первый и второй блоки памяти, счетчик, управляемый генератор, делитель частоты, второй элемент И и счетчик адреса, причем первый вход первого элемента И явля ется входом устройства, второй его вход соединен с первым выходом блока управления, входы блоков памя ти соединены между собой и с выхода ми счетчика адреса, выходы второго блок-а памяти соединены с входами счетчика, выходы которого являются выходом устройства, выход первого элемента И соединен с первым входом генератора, второй .вход его соедине с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с третьим входом генаратора и первы входом счетчика, четвертый выход блока управления соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом счетчика адреса, а второй вход второго элеме та И соединен с выходом,счетчика, выходы первого блока памяти соедине ны с управляющими входами генератор выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с счетным входом счетчика 2. Однако устройство отличается не.достаточной точностью и быстродейст вием. Точное преобразование нелинеаризованной частоты fк в число N я линейно связанное с преобразуемой величиной X, предполагает поддержан стабильным значение частоты i в те чение обоих тактов. Изменение во втором такте этого значения, находящегося вблизи границы участко аппроксимации, может привести к появлению погрешности. Быстродействие устройства приблизительно в два такта ниже однотактного. Цель изобретения - повышение точности преобразования и быстродействия устройства. Цель достигается тем, что в устройство линеаризации выходных характеристик частотных датчиков, содержащее делитель частоты, блок управления, счетчик, первьй и второй блоки памяти, счетчик адреса и элемент И, первый вход элемента И является входом устройства, а второй вход- соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом счетчика, выходы {которого являются выходом устройства, а установочные входы соединены с выходами второго блока памяти, входы первого и второго блоков памяти соединены с выходами счетчика адреса, введены управляемый делитель частоты и реверсивный счетчик, установочные входы управляемого делителя частоты соединены с выходами первого блока памяти, выход - с входом счетчика импульсов, а вход - с третьим выходом блока управления и входом делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, выход переноса - с входом счетчика адреса, а выход заема - с входом блока управления. На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - график типичной- выходной характеристики датчика. Устройство содержит делитель 1 частоты, блок 2 управления, счетчик 3, первый и и второй 5 блоки памяти, счетчик 6 адреса, элемент 7 И, управляемый делитель 8 частоты и реверсивный счетчик 9. Первый вход элемента 7 является входом устройства, второй его вход соединен с первым выходом блока 2, а выход - с суммирующим входом счетчика 9, вычитающий вход которого через делитель 1 соединен с третьим выходом блока 2 и входом делителя 8, выход-которого соединен с входом счетчика 3, выходы которого являются выходом устройства, управляющий вход счетчика 3 соединен с вторым выходом блока 2, а установочные входы соединены с блоком 5, выходы блока 4 соединены 31 с установочными входами делителя 8, входы блоков 4 и 5 соединены с выхо дами счетчика 6, вход которого соединен с выходом переноса счетчика 9 выход заема которого соединен с вхо дом блока 2. Устройство работает следующим образом. Преобразование (фиг. 2) нелинеар зованной характеристики N, F(x) в линеаризованную N)(((x) осуществ ляется в два такта. Причем в первом такте производится преобразование нелинеаризованной частоты i| в числ N| ixt,p, (гдetпp - опорный временный интервал). Таким образом, определяется номер i -го участка аппроксимации, в пределых которого находится значение х или число NX (например, 4-го участка, как показа но на фиг. 2), а следовательно, опр деляется значение коэффициента К; : аппроксимации этого участка. Осуществляется запоминание временного интервала, пропордионального разностиНх -NX(:;.,, гдеНх(;-,) 7 число, соответствующее началу 1-го участка нелинеаризованной характеристики М( FCx) датчика. Кроме того значение N xACi-i) соответствукяцее началу А-го участка линеаризованной характеристики N jj (1 (х) , записывается в счетчик импульсов. Во втором такте счетчик импульсов заполняется импульсами опорной частоты igp , умноженной на коэффициент аппроксимации К , в течение запомненного ранее временного интервала, пропорционального разности N j(-N . Выбором значения частоты 1 этот временной интервал сокращают во вто ром такте во много раз. В результат осуществляется коррекция нелинейнос ти, т.е. число My преобразуется в число Мц( , линейно связанное с измеряемой величиной х. В начале каждого преобразования осуществляется начальная установка в исходное состояние. Цепи начальной установки счетчика 6, реверсивного счетчика 9 и делителя t на фиг. 1 не показаны. На первом выход блока 2 управления формируется временной интервал , в течение кото рого импульсы преобразуемой частоты tx через элемент 7 И подаются на суммирующий вход реверсивного счетчика 9. Емкость счетчика 9 выбира64ется равной длине участка аппроксимации. При этом предполагается, что рабочий диапазон в соответствии с нелинеаризованной характеристикой (x) разбивается по оси N на п равных участков (фиг. 2). Следопательно, по окончании длительности inp в счетчике 6 адреса оказывается записанным число, равное номеру 1-го участка аппроксимации, в пределах которого находится значение x(Nx). В соответствии с полученным состоянием счетчика 6 адреса на выходе первого блока 4 памяти формируется код, обеспечивающий требуемый коэффициент If аппроксимации, в частности, необходимый для данного i -го участка коэффициент Купрдр деления управляемого делителя 8 частоты. На выходах второго блока 5 памяти формируется код, равный числу .N хд (i-,) , соответствующему началу i -го участка аппроксимации и лежащему на линеаризованной характеристике (х). По окончании времени преобразования tnp число - - импульсом, формируемым на втором выходе блока 2 управления,, переписывается в счетчик 3 импульсов. На этом заканчивается первый такт преобразования. Длительность i 2 второго такта преобразования определяется выбором значения опорной частоты fgp, числом (i-,) хранящимся в--реверсивном счётчике 9, а также коэффициентом деления , Делителя 1 частоты. Назначение делителя 1 - обеспечить возможность установки значения коэффициента k; аппроксимации,, меньшего, большего и равного единице. Таким образом,- длительность tp второго такта определяется выражением JN -NXJ-.,- . uii Окончание этой длительности фиксируется формированием сигнала на выходе заема счетчика 9 и подачей его на вход блока 2 управления. На этом работа устройства заканчивается. В результате на выходе счетчика 3 подается результат NXA преобразования хГМхм;.) Ijnp.Aeft где Ifgnpj gjf коэффициент деления yпpaвляe foгo делителя 8 частоты. Последнее выражение в общем виде можно представить так:

Г1 °

.,- Nx-Nк(;.,J:J

-NMU-I)N,-KX(;-,O-K;

При этом коэффициент Kj аппроксимации может принимать значение, меньше, равное и большее единицы.

Точность преобразования по сравнению с прототипом повьтается, так как во втором такте частота к в процессе преобразования не участвует. Быстродействие возрастает в связи с тем, что длительность второго такта в случае г i не превышает первого такта; Как правило, зта длительность уменьшается во Много раз, если

УСТРОЙСТВО ЛИНЕАРИЗАЦИИ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ, содержащее делитель частоты, блок управления, счетчик первьй и второй блоки памяти, счетчик адреса и элемент И, первый вход элемента И является входом устройства, d второй вход соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом счетчика, выходы которого являются выходом устройства, а установочные входы соединены с выходами второго блока памяти, входы первого и второго блоков памяти соединены с выходами счетчика адреса, о тли чающее.с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены управляемый делитель частоты и реверсивный счетчик, установочные входы управляемого делителя частоты соединены с выходами первого блока памяти, выход - с входом счетчика импульсов, а вход с третьим выхог дом блока управления и входом делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, выход переноса - с входом счетчика адреса, а выход заема - с входом блока управления. .

)(f,

f

()(J