Способ настройки функциональных аналого-цифровых преобразователей с элементами памяти на воспроизведение функций линеаризации характеристик измерительных датчиков Советский патент 1986 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для настройки перепрограммируемых функциональных аналого-цифровых преобразователей (ФАЦП), допускающих прямую настройку по эталон ньтм значениям измеряемого паршчетра. Цель изобретения - повышение точности настройки. На чертеже приведена функциональ.ная схема ФАЦП, поясняющего сущность способа. ФАЦП содержит нелинейньй датчик 1 потенциометр 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3 последователь ноге типа, переключатель 4, источник 5 опорного напряжения, блок 6 формирования производной (БФП), блок 7 элементов аналоговой памяти, содер жащий П злементов памяти (потенцио тгрлптъгы -п о ттокюттГ1Лта -пя-матг ( nnTi;3trtTLTr - метры с номерами 1 -и i :п), такто, вый генератор 8, переменный резистор 9, счетчик 10 и блок 11 индикации. . Вьпсод нелинейного датчика 1 через потенциометр 2, позволяющий изменять коэффициент передачи нелинейного дат чика 1, подключен к сигнальному входу и, АЦП 3, Уравновешивающее напряжение преобразователя образуется за счет подачи опорного напряжения на вход Иц. 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 линейный или нелинейный режим работы ФАЦП. Аналоговые входы БФП 6 подключены к выходам блока 7 элементов аналоговой памяти.Регулировка каждого i-ro потен циометра этого блока 110зволяет установите ход функции линеаризац на i-M участке аппроксимации. Настройка ФАЦП согласно предлагаемому способу осуществляется сле дующим образом. Измеряют некоторое число N эталонных значений физических парамет.ров, большее числа п потенциометров блока 7 элементов аналоговой памяти. Из этих N значений отбирают п, необ ходимые для настройки ФАЦП, которые удовлетворяют соотношен гю (i-1) Р, . Например, из ряда эталонных значений, измеряемых величин: 0,57 1,11; 1,4; 2,00; 2,7; 2,9; 3J; 3,3; 4,1; 4,8; 5,1б; 5,7; 6,4; 6,8; 7,37; 8,17 и 8,88, можно выбрать следующие для настройки ФАЦП при десяти участках аппроксимации (т.е. при п 10): Р 0,83 РЗ : 1,66; 42, 3,72; Р5 4,15; , ,98; 4,98 Р, , 5,81; 5,81 PJ .6,64; 6,64 Рд 7,57; 7,57 Р,о 8,3; В тех случаях, когда на одном или нескольких участках аппроксимации возможно использование нескольких эталонных значений, из их состава 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 использутот следующий ряд .эталонных значений: 0.83; 1,4; 2,00; 3,3; 4,1; 4,8; 5,7;б,4; 7,37 и ,8,1 7 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 тсчет по шкале ФАЦП составляет 999 единиц. Масштаб шкалы, определяемый переменным резистором 9, при этом равен 1. Далее ФАЦП с помощью переключателя 4 переводят н нелинейный режим, измеряют, первое эталонное значение PI 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 аппроксимд.ции отсчет по шкале ФА1Ц1, соответствующий первой узловой точке функции

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

После того, как такое совпадение оказывается достигнутым, с помощью переменного резистора 9 изменяют 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 (п - 1) эталонных значений в порядке возрастания измеряемого параметра и при измерении

каждого i-ro значения регулируют потенциометр блока 7 элементов аналоговой памяти с i-M 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 необходимзто функцию линеаризации, представленную в структуре преобразователя функцией измерения уравновешивающего напряжения в зависимости от текущего значе- ния выходного кода АЦП 3.

Возможность настройки ФА1Д1 в соответствии с предлагаемым способом обусловлена тем, что ход функции линеаризации, т„е. ее наклон и значёние параболы на каждом i-м участке аппроксимации, в ФАЦП представленной структуры однозначно связан с регулировкой i-ro потенциометра блока 7 элементов аналоговой памяти при условии предварительной настройки ФАЦП на всех интервалах, предшествующих 1-му. Поэтому, пренебрегая погрешностями аппроксимации, следует считать, что если функция линеаризации кроме узловой точки, соответствующей началу -го интервала аппроксимации, совпадает внутри этого интервала еще хотя бы в одной точке с функцией нелинейности, то обе функции совпадают во всех точках, в том числе и в узловой, соответствующей концу i-ro интервала. Поэтому для настройки преобразователя необязательно знать координаты узловых точек -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 случайньй характер. Поэтому при использовании.способа настройки в качестве координат опорных точек функции аппроксимации используются реальные значения параметров I используемых эталонных значений, переход к которьм 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 Pi 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 ; 2 ; 3 ; .. ., пР . Поскольку каждая опорная точка должна находиться внутри одного из интервалов аппрокси сации с координатами узловых точек (i - 1) i PI , координата каждой опорной точки и измеряемый параметр соответствующего эталонного значения должны удовлетворять соотношению (i - 1)Р PI 4Р,. Строгое неравенство в левой части соотношения показывает, что опорная точка не может совпадать с начальной узловой точкой i-ro интервала аппроксимации, поскольку в случае такого совпадения ход аппроксимирующей кривой на этом интервале аппроксимации является неопределенным. Выполнение указанного соотношения при значительном разбросе эталонных значений относи- тельно заданной величины обеспечивается измерением N эталонных значений

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для настройки пере- программируемых 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.