Времяимпульсный преобразователь отношения величин Советский патент 1987 года по МПК H03M1/50 

132570

мой неличин. Сигналы, присутствуюп ие в шине эталонной величины, совместно с выходными сигналами блока управления 6 разрешают прохождение импульсов с генератора 3 через элемент И 5 на счетчик 4 эталонной величины, оп- ределяюощй N N - N, и блок деления 7. Сигналы с пшны преобразуемой величины и блока 7 поступают на блок деления 8, далее на блок коррекции 9

1

Изобретение относится к преобразованию аналоговых величин в код и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике, в частности в телеметрических системах для контроля параметров нефтяных и газовых скважин в процессе их бурения.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На фиг, 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг, 2 - электрическая схема преобразователя; на фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства (номер tbm соответствует номеру элемента),

ВремяиЯ11ульсньй преобразователь отношения величин содержит элемент И 1, счетчик 2 преобразуемой величины, генератор 3 импульсов, счетчик 4 эталонной величины, элемент И 5, бло 6 управления, блоки 7 и 8 деления, блок 9 коррекции, блок 10 определени знака, фильтры Г и 12 преобразуемой и эталонной величин,

Блок 9 коррекции (фиг,2) содержит линию 13 задержки, расширитель 14 длительности .импульсов, элемент 15, выполняющий функции НЕ-3 ИЛИ-2И, а в блок 10 определения знака входит триггер 16 знака ,и нуль- орган 17. Блок 7 деления состоит из реверсивного счетчика 18 и счетчика 19, элемента И 20 и элемента ИЛИ.21, Блок 8 деления выполнен в виде операционного счетчика Фильтры 11 и 12 преобразуемой и эталонной величин необходимы для вьще- ления указанных параметров из разделенных во времени сигналов, присут- cтвyIala x во входной шине. Выходы

и через элемент И 1 на счетчик 2 преобразуемой величины. При нулевом состоянии разрядных выходов счетчика 4 нуль-орган 17 запрещает прохождение импульсов от генератора 3 на вход блока деления 8. Тем самым-корректируется выходной результат преобразования в зависимости от отклонения эталонной величины от опорного значения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

5

о

5

фильтров 12 и 11 образуют шины эталонной и преобразуемой величин. Сигналы, присутствующие в шинах эталонной и преобразуемой величин, соответственно, каждые в свой интервал времени или совместно с выходными сигналами блока 6 управления разрешают, прохождение импульсов через элемент И 5 на счетчик 4 эталонной величины и блок 7 деления или поступают на блок 8 деления, устанавливая его предварительно в заданное состояние, и через- элемент И 1 на счетчик 2 преобразуемой величины.

Блок 6 управления, представля(ощий собой триггер, счетным входом подключенный к шине эталонной величины, определяет порядок работы всего устройства в целом, сначала подключая к генератору 3 счетчик 4 эталонной величины, предварительно установив его в состояние NO (опорная величина), а впоследствии пересчитывая код, хранившийся в счетчике 4 эталонной величины, в блок 7 деления. Выход нуль- органа 17 запрещает.прохождение импульсов от генератора 3 на вход блока 8 при нулевом состоянии разрядных выходов счетчика 4, Триггер 16 знака изменяет свое состояние при переходе счетчика 4 через состояние логического нуля и определяет направление работы блока 9 коррекции, подключая элементы ИЛИ элемент а НЕ-3 Ш1И-2И 15, Счетчик 18, входящий в состав блока 7 деления, устанавливается в логическое состояние, соответствующее выходному коду эталонного счетчика 4, сигналом с выхода блока 6 управления и со своего выхода переноса, который

3

также подключен к счетчику 19, кото- рьй просчитывает число переходов счетчика 18 через нулевое состояние за время действия сигнала эталонной величины.

Выходной код счетчика 19 по фронт сигнала преобразуемой величины переписывается в блок 8 деления, импульс с выхода переноса которого устанавли вает его в то же логическое состояние. Число импульсов на вкходе переноса блока В деления соответствует отношению преобразуемой величины и числа, соответствующего выходному ко ду блока 7 деления.

Устройство работает следующим образом.

На входы фильтров 12 и 11 с входной шины поступают импульсы, разде- , ленные по времени и модулированные по длительности, которые соответствуют эталонной и преобразуемой величинам. Импульс эталонной величины по счетному входу изменяет состояние блока 6 управления, определяя такты работы всего устройства. В первом такте блок 6 управления разрешает прохождение импульсов от генератора 3 через элемент И 5, на выходе кото- рого формируется импульсная последовательность, число импульсов которой соответствует численному значению эталонной величины, на счетный вход счетчика 4, который предварительно фронтом импульса с первого выхода блока 6 управления устанавливается в состояние NH, а через триггер 15 знака по входу управления переключается в режим вычитания, т.е. производится вычитание входного числа N.

Если число импульсов. N, соответствующее эталонной величине и поступающее на счетный вход счетчика 4 эталонной величины, равно числу импуль- сов NJJ опорной величины, счетчик 4 по окончании сигнала эталонной величины устанавливается в нулевое состояние. Таким образом /lN N-No 0.

В этом случае при счете последо-;

вательности импульсов, соответствующей преобразуемой величине, на выходе переноса блока 8 деления импульсы не возникают, так как его сметный вход закрыт сигналом с выхода нуль-органа 17, и на входах элемента НЕ-3 ИЛИ-2И 15, связанных с выходом блока 8 деления и выходом расширителя 14 длитель7024

ности импульсов, держится низкий потенциал.

Триггер 16 знака, установленный в состояние логической единицы фронтом импульса с выхода блока 6 управления, остается в этом же состоянии, разрешая прохождение задержанных линией 13 задержки импульсов с генератора 3 на выход блока 9 корреки и только через нижнюю половину элемента НЕ-3 ИПИ-2И 15.

С выхода блока 9 коррекции импульсы поступают на вход элемента И 1 и проходят через него на счетчик 2 преобразуемой величины за время воздействия на первьй вход элемента И 1 сигнала преобразуемой величины. Таким образом, при N-NO jN-Ов счетчик 2 преобразуемой величины поступают с генератора 3 все импульсы за время действия на первом входе элемента И 1 сигнала преобразуемой величины.

Под воздействием внейних факторов длительность импульса, соответствующего эталонной величине, может изменяться, в результате чего число импульсов заполнения сигнала эталонной величины N также изменяется и становится отличным от Ng на величину

JN N - Ы„,

где N - число импульсов, соответствующее эталонной величине; Ng - число импульсов, соответствующее опорной величине. При этом знак приращения 4N зависит от соотношения величин N и Np. Равномерно распределив и N на весь интервал эталонной величины, получают интервал коррекции п , т..е.

п 4N N.

п или

N

В общем случае число п дробное, однако, если оперировать только целыми числами.

п 4N + п N ,

N

где Пв - остаток от деления -- ,

J N

при условии, что п - целое число.

Если N : N а, на разрядных выходах Счетчика 4 по окончании деистВИЯ сигнала эталонной величины устанавливается число ii N в двоичном коде, а триггер 16 определения знака не меняет своего исходного логического состояния.

Если N NJ, то счетчик 4 после подсчета N иьшульсов реверсируется, после-чего на его выходах формируется число /iN, а триггер 16 определения знака меняет свое логическое состояние.

Блоком 7 деления производится опе- N

рация деления -- А N

, т.е. получение

интервала коррекции п, с записью полученного результата в счетчик 19

При подсчете числа импульсов, соответствующего преобразуемой не, блок 8 деления после поступления п импульсов с генератора 3 на его счетньм вход обнуляется импульсом со своего выхода переноса и выдает сигнал управления блоку 9 коррекции, который в зависимости от логического состояния триггера 16 знака в этот момент или формирует дополнительный импульс, который накладывается на выходную последовательность генератора 3 импульсов (при N N), или запрещает прохождение одного импульса этой же последовательности на вход элемента И 1 (при N N,).

Таким образом, в счетчике преобразуемой величины формируется код, пропорциональный длительности преобразуемой величины, и одновременно представляющий собой отношение преобразуемой и эталонной величин.

Формула изобретения

1. Времяимпульсный преобразователь отношения величин, содержащий первый элемент И, выход которого соединен с входом счетчика преобразуемой величины, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход подключен к первому входу счетчика эталонной величины, второй вход соединен с-первым выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены фильтры эталонной и преобразуемой величин, два блока деления, блок определения знака и блок коррекции, выход которого соединен с первыг- входом первого элемента И, второй

13257026

вход которого объединен с первым входом первого блока деления и подключен через фильтр преобразуемой величины к входной шине, с которой соединен с вход фильтра эталонной величины, выход которого подключен к входу блока управления, третьему входу второго элемента И и первому входу второго блока деленияр второй вход которого JO соединен с вторым выходом блока управления, третий вход - с выходом генератора импульсов, четвертый вход объединен с -первым входом блока определения знака и сое;щнен с выходом 15 разрядов счетчика эталонной величины, выход переноса которого соединен с вторым входом блока определения знака, первый выход которого подключен к второму входу первого блока деле20 ния, а.второй и третий выход соответственно - к первым и вторым входам блока коррекции, третий вход которого объединен с третьим входом первого блока деления и подключен к выхо25 ДУ генератора импульсов, а четвертый вход соединен с выходом первого блока деления,, четвертый вход которого, подключен к выходу второго блока деления, третий вход блока определения

30 знака объединен с вторым входом счет- чи ка эталонной величины и подключен к первому, выходу блока управления, а второй выход блока определения знака соединен с третьим входом счетчика

э эталонной величины.

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок коррекции вьтолнен на хшнии задержки, расширителе длительности импульсов и

40 элементе НЕ-3 ИЛИ-2И, выход которого является выходом блока, первьш и второй вход являются соответственно первым и вторым входами блока, третий и четвертьй входьл объединены и подклю - чены к выходу линии задержки, вход которой является третьим входом бло- ка, пятьй вход соединен с выходом расширителя доштельности импульсов,, вход которого объединен с шестым вхо5Q дом элемента ИЕ-3 ИЛИ-2И и является четвертым входом блока.

3.Преобразователи по п.1, о т - личающийся тем, что блок определения знака выполнен в виде

2 нуль-органа и триггера, первый и второй входы которого являются вторым и третьим входа и блока соответственно, а первый и второй выходы являются соответственно вторым и третьим: выходака, первый выход которого подключен к второму входу первого блока деления, а.второй и третий выход соответственно - к первым и вторым входам блока коррекции, третий вход которого объединен с третьим входом первого блока деления и подключен к выхоДУ генератора импульсов, а четвертый вход соединен с выходом первого блока деления,, четвертый вход которого, подключен к выходу второго блока деления, третий вход блока определения

знака объединен с вторым входом счет- чи ка эталонной величины и подключен к первому, выходу блока управления, а второй выход блока определения знака соединен с третьим входом счетчика

эталонной величины.

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок коррекции вьтолнен на хшнии задержки, расширителе длительности импульсов и

элементе НЕ-3 ИЛИ-2И, выход которого является выходом блока, первьш и второй вход являются соответственно первым и вторым входами блока, третий и четвертьй входьл объединены и подключены к выходу линии задержки, вход которой является третьим входом бло- ка, пятьй вход соединен с выходом расширителя доштельности импульсов,, вход которого объединен с шестым входом элемента ИЕ-3 ИЛИ-2И и является четвертым входом блока.

3.Преобразователи по п.1, о т - личающийся тем, что блок определения знака выполнен в виде

нуль-органа и триггера, первый и второй входы которого являются вторым и третьим входа и блока соответственно, а первый и второй выходы являются соответственно вторым и третьим: выхода71

ми блока, а вход нуль-органа являетс первым входом блока, а выход его является первым выходом блока.

4.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок управления вьтолнен на триггере,вход которого является входом блока, а прямой и инверсньй выходы являются соответственно вторым и первым выходами блока.

5.Преобразователь по п.1, о т - личающийс я тем, что второй блок деления выполнен на элементах И ИЛИ, реверсивном счетчике и счетчике счетный вход которого объединен с

8

первым входом элемента ИЛИ и подключен к выходу переполнения реверсивного счетчика, а вход сброса объединен с первым входом элемента И, вторым входом элемента ИЛИ и является вторым входом блока, первый и третий входы которого являются соответственно вторым и третьим входами элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, установочный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а входы установки кодов являются четвертым входом блока, выходом которого являются выходы счетчика.

Изобретение относится к преобразованию аналоговых величин в код и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике, в частности в телеметрических системах для контроля параметров и газовых скважин в процессе их бурения. Изобретение позволяет повысить точность преобразования путем распределения величины отклонения эталонной величины N от опорного значения N по всему диапазону определения преобразуемой величины. Выходы фильтров 12 и 11 образуют шины эталонной и преобразуете (Л

Вхад

Мж

8bi)i.lZ L

I I I I I I I I I I I I I I I I I JJL

П

П

III I I III I I III I I III I I I III IIIШU

Фиг.З

1 I-I г

г

г

П