Измерительное информационное устройство Советский патент 1987 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам обработки измерительной информации с частотных датчиков.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит (фиг. 1) дифференциальный датчик , блок 2 формирователей импульсов, второй счетчик 3 импульсов, блок 4 памяти, первый регистр 5, дешифратор 6, индикатор 7, первый счетчик 8 импульсов, первый 9 и второй 10 формирователи имК концу интервала U на информационных выходах D счетчика 3 будет сформирован

код Na:

.V, .4/l

-(,) - /Vo+/V0 .

Код Na подается на адресные входы ППЗУ

4и информационные входы регистра 12. На вход RDM (чтение из памяти) ППЗУ 4 подается сигнал (Уа по заднему фронту интер 0 вала и{ с выхода формирователя 10, обеспечивающий чтение данных из ячейки ППЗУ с адресом Na- После выставления на выходах D ППЗУ 4 данные заносятся в регистр

5по сигналу Us на его входе EWR (разрепульсов, элемент И 11, второй регистр 12, шение записи).

четвертый счетчик 13 импульсов, цифровойСигнал Ь з формируется на выходе/ д (гокомпаратор 14, элемент НЕ 15, третий счетчик 16 импульсов, переключатель 17 и триггер 18.

Датчик 1 представляет собой дифферен- плальный частотный датчик измеряемой величины, блок 4 памяти - перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ).

Датчик 1 имеет два выходных частотных сигнала: /i - сигнал, зависящий от величины измеряемого параметра; l-i - опорный сигнал. Оба сигнала приводятся к уровням цифровых сигналов с помощью формирователей импульсов блока 2.

Устройство работает в двух режимах: режиме измерения входной величины Л ц и режиме оперативной коррекции аддитивной погрешности датчика. В режиме измерения (фиг. 2) переключатель 17 разомкнут и элементы 11 -16 не меняют своего состояния, сигнал и имеет высокий логический уровень, сигналы Hi и Ь з - низкий. На вы- 35 код индикатора 7.

товпость) ППЗУ 4.

Подтверждением записи данных в регистр 5 служит сигнал (/4 на выходе R, обеспечивающий установку триггера 18 в нулевое 20 состояние и повторный запуск формирователя 8 путем его установки в нулевое состоя иие по входу R (сброс в нулевое состояние).

Каждому значению измеряемой величины 25 соответствует свое значение частоты f и формируется соответствующее ей значение кода ;Vu. В ячейки ППЗУ 4, соответствующие каждому адресу Л а, записаны соответствующие значения измеряемой величины, поэтому индикатор 7 обеспечивает цифровую инди- 30 кацию измеренной величины. За счет использования для хранения характеристики датчика 1 ППЗУ 4 практически исключается погрещность от ее нелинейности.

Дешифратор 6 обеспечивает преобразование двоично-десятичного кода ППЗУ 4 в

ходах D счетчика 16 имеет место код No, который подается на первую группу информационных входов D счетчика 3. После окончания предыдущего цикла измерения на выходе (готовность) регистра 5 формируется импульс иц, обнуляющий триггер 18 и счетчик 8. По сигналу U с инверсного выхода К счетчика 8 разрешается счет импульсов f счетчиком 3. Передним фронтом интервала счета L l (сигнал О ю формиС выходов регистра 5 код может сниматься для регистрации или управления. Запись (коррекция) кода No осуществляется при включенном переключателе 17 и при нуле- .„ вом (начальном) значении из.меряемой величины на входе датчика 1 в соответствии с диаграммой (фиг. 3).

По заднему фронту U интервала U сигналом U7 с выхода элемента 11 по входу R разрешается запись кода в регистр 12.

рователя 9 импульса) разрешается предус- 45 Одновременно сигналом Uj по входу R установка счетчика 3 посредством записи в него кода .

С момента подачи сигнала (Ую счетчик 3 находится в режиме вычитания за счет низкого уровня сигнала U на его входе ±

танавливается в нулевое состояние счетчик 13. Если код отличается от нуля, то на выходе компаратора 14 сигнал , а сигнал t/9 на выходе инвертора 15 имеет единичный уровень, разрешающий по входу

управления реверсом, до момента обнуле- 50 Е счет в счетчике 16 импульсов fz, подания (сигнал L 5 1) на его выходе «О (равно нулю). При триггер 18 переключается в единичное состояние, сигнал U, счетчик 3 переходит в режим сложения. Интервал U заверпшется при накоплении в счетчике 8 числа К импульсов частоты /2, его длительность равна ,к

55

ваемых на счетный вход Т этого счетчика. Если сигнал U 0 на входе ±1 счетчика 16, то счетчик 16 работает в режиме вычитания, а код NO уменьшается до перехода сигнала U в единичное, а сигнала Ug - в нулевое состояние. Сигналом блокируется счет в счетчиках 13 и 16. После этого переключатель 17 может быть разомкнут, поскольку значение кода уже скоррек tl,

(1)

К концу интервала U на информационных выходах D счетчика 3 будет сформирован

код Na:

.V, .4/l

-(,) - /Vo+/V0 .

Код Na подается на адресные входы ППЗУ

4и информационные входы регистра 12. На вход RDM (чтение из памяти) ППЗУ 4 подается сигнал (Уа по заднему фронту интервала и{ с выхода формирователя 10, обеспечивающий чтение данных из ячейки ППЗУ с адресом Na- После выставления на выходах D ППЗУ 4 данные заносятся в регистр

5по сигналу Us на его входе EWR (разреСигнал Ь з формируется на выходе/ д (готовпость) ППЗУ 4.

Подтверждением записи данных в регистр 5 служит сигнал (/4 на выходе R, обеспечивающий установку триггера 18 в нулевое 0 состояние и повторный запуск формирователя 8 путем его установки в нулевое состоя иие по входу R (сброс в нулевое состояние).

Каждому значению измеряемой величины 5 соответствует свое значение частоты f и формируется соответствующее ей значение кода ;Vu. В ячейки ППЗУ 4, соответствующие каждому адресу Л а, записаны соответствующие значения измеряемой величины, поэтому индикатор 7 обеспечивает цифровую инди- 0 кацию измеренной величины. За счет использования для хранения характеристики датчика 1 ППЗУ 4 практически исключается погрещность от ее нелинейности.

Дешифратор 6 обеспечивает преобразование двоично-десятичного кода ППЗУ 4 в

С выходов регистра 5 код может сниматься для регистрации или управления. Запись (коррекция) кода No осуществляется при включенном переключателе 17 и при нуле- вом (начальном) значении из.меряемой величины на входе датчика 1 в соответствии с диаграммой (фиг. 3).

По заднему фронту U интервала U сигналом U7 с выхода элемента 11 по входу R разрешается запись кода в регистр 12.

Одновременно сигналом Uj по входу R ус Одновременно сигналом Uj по входу R устанавливается в нулевое состояние счетчик 13. Если код отличается от нуля, то на выходе компаратора 14 сигнал , а сигнал t/9 на выходе инвертора 15 имеет единичный уровень, разрешающий по входу

Е счет в счетчике 16 импульсов fz, пода5

ваемых на счетный вход Т этого счетчика. Если сигнал U 0 на входе ±1 счетчика 16, то счетчик 16 работает в режиме вычитания, а код NO уменьшается до перехода сигнала U в единичное, а сигнала Ug - в нулевое состояние. Сигналом блокируется счет в счетчиках 13 и 16. После этого переключатель 17 может быть разомкнут, поскольку значение кода уже скорректировано (в данном случае уменьшено) на величину кода Л/о. При последующих циклах работы устройства при начальном (нулевом) значении измеряемой величины код /VQ будет равен пулю.

Таким образом обеспечивается коррекция аддитивной погрешности (смеш.епия пуля) устройства.

При сигнале в режиме коррекции в счетчике 16 осуш,ествляется увеличение кода , что обеспечивает переход через нулевое состояние счетчика 3 при более высоком значении частоты F.

Периодичность перевода устройства в режим коррекции зависит от стабильности датчика 1 и условий эксплуатации (при включении питапия, ответствеппых измерепиях и т. д.).

Для расчета характеристик элементов устройства необходимы следующие параметры датчика 1 (например, датчика давления): значение опорпой частоты Fz , диапазоп изменения частоты FI; диапазон измеряемых давлений PHUH... Яиахс , дискретность цифрового отсчета измеряемого давления &.Pg ; изменение крутизны преобразования /(прза счет нелинейной характеристики датчика .макс; предел аддитивной погрешности датчика бпр.

Порядок расчета следующий.

Определяют минимальное изменение частоты /1 при изменении давления на ЛР Afg /Ciip-MHH APg.

Определяют требуемое значение числа К импульсов счетчика 8

К.

Afg

Определяют интервал счета / К

h

Определяют максимальное и минимальное число импульсов частоты f, сосчитанных счетчиком 3 за интервал I макс .чин- (,

Определяют изменение числа импульсов

A/V yVMaKCjVMHH..

Выбирают емкость счетчика 3 и число ячеек ППЗУ 4

Л/,.

Определяют разрядность ячейки ППЗУ 4 и число разрядов регистра 5 /гя 41одРмакс.

Определяют номинальное значение кода предустановки счетчика 3

/VHOM .l(«0+l)Л ми.1 ,

где «о - число переполнений счетчика 3 за

один интервал.

Определяют максимальное значение кода /VG для коррекции аддитивной погрешности

Л о 2Л иом.бпр.

Выбирают емкость счетчиков 13 и 16 по условию:

.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Выбирают число разрядов цифрового компаратора 14 и регистра 12

,, 10g2A ,,.

При необходимости устройство (фиг. 1). можно использовать для измерения отклонения входной величины от начального значения, которое может быть задано за счет режима коррекции. В этом случае разрядность элементов 12, 13, 14 и 16 следует выбрать равной

A p log2yV o«.

Код Л в этом случае не подается (равен нулю), а максимум кода ,,. В общем случае код Л /, может задаваться путем подключения старших разрядов предустановки счетчика 3 к шинам питания.

Предлагаемое устройство имеет по сравнению с известными устройствами более высокую точность измерения за счет осуществления оперативной коррекции аддитивной погрешности измерения.

Формула изобретения

Пзмерительное информационное устройство, содержаца.ее дифференциальный датчик, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирователей импульсов, первый выход которого соединен со счетным входом иервого счетчика импульсов, второй счетчик импульсов, информационные выходы которого соединены с адресными входами блока памяти, информационные выходы которого соединены с информационными входа- .ми первого регистра, информационные выходы которого являются выходами устройства и через дешифратор соединены с входами индикатора, первый и второй формирователи импульсов, триггер и элемент И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены третий и четвертый счетчики импульсов, второй регистр, элемент НЕ, цифровой компаратор, шина логической единицы и установочная шина, второй выход блока формирователей импульсов соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, информационные выходы и выход переноса которого соединены соответственно с информационными входами второго регистра и с входом установки единицы триггера, выход которого соединен с входами управления реверсом второго и третьего счетчиков импульсов, выходы третьего счетчика импульсов соединены с первой группой информационных входов второго счетчика импульсов, выход первого счетчика импульсов соединен непосредственно с входом разрешения счета второго счетчика импульсов и входом первого формирователя импульсов и через второй формирователь импульсов - с входом разрешения записи второго счетчика импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом элемента И

и с входом разрешения чтения блока памяти, выход готовности которого соединен с входом разрешения заниси первого регистра, выход готовности которого соединен с входами установки нуля нервого счетчика импульсов и триггера, выход элемента И соединен с входами установки нуля и разреи1ения записи соответственно четвертого счетчика имнульсов и второго регистра, информационные выходы которых соединены соответственно с нервыми и вторыми

входами цифрового компаратора, выход которого соединен через инвертор с входами разрешения счета третьего и четвертого счетчиков импульсов, счетные входы которых соединены с первым выходом блока формирователей импульсов, второй вход элемента И соединен через переключатель с цлиной логической единицы устройства, вторая группа информационных входов второго счетчика импульсов соединена с установочной шиной.

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к устройствам обработки измерительной информации с частотных датчиков. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство работает в двух режимах: режиме измерения входной величины и режиме оперативной коррекции аддитивной погрешности датчика - и содержит дифференциальный частотный датчик, блок формирователей импульсов, счетчики импульсов, блок памяти, регистры памяти, формирователи импульсов, цифровой компаратор, элемент И, элемент НЕ, переключатель, триггер, дешифратор и индикатор. 3 ил. со N со О5

f

.rr

5

5

E

Vs

Vi

A

lit

li

1/5

L

JL

l/s.

tk

i.

S

1/а„.

LS

u,

4n

M

Paa.2

Составитель В. Федотов

Редактор A. МаковскаяТехред И. ВересКорректор Н. Король

Заказ 2007/50Тираж 344Подписное

ВНИИПИ Государствеииого комитета СССР но делам изобретеиий и открытий

П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-иолнграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Vug 3