Измерительный преобразователь с частотным выходным сигналом Советский патент 1987 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к измерительным преобразователям напряжения и тока в частоту,, и может быть использовано в качестве составного элемента цифровых измерительных систем.

Цель изобретения - повьшение точности и быстродействия преобразователя .

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит интегратор 1, компаратор 2, генератор 3 тока, ключ 4, формирователь 5 временного интервала, выполненный на генераторе 6 импульсов, счетчике 7 импульсов и двух D-триггерах 8 и 9, а так- де входную 10 и выходную 11 шикы. Устройство работает следующим образом.

Под воздействием входного сигнала напряжение на выходе интегратора изменяется по линейному закону. Когда оно достигает уровня напряжения на втором входе компаратора 2 (в данном случае нуля), срабатывает компаратор 2 и первый же тактирующий импульс генератора 6, пришедший на тактирующий вход D-триггера 8 после зтого момента времени, переводит D-триггер 8 в состояние логической единицы на его прямом выходе. Выходной сигнал D-триггера 8 устанавливает D-триггер 9 в состояние логической единицы на.прямом выходе. При этом инверсный выход D-триггера 9 своим сигналом разрешает счет счетчику 7 импульсов, а сигнал с прямого выхода D-триггера 9 замыкает ключ 4 и ток генератора 3 тока подводится к входу интегратора 1, обеспечивая возврат интегратора 1 в исходное состояние. Когда счетчик заполняется, импульс переполнения его возвращает D-триггер 9 в исходное состояние (логический нуль на прямом выходе). Далее процесс повторяется. Пе риоды повторения Т выходных импульсов известного преобразователя могут отличаться друг от друга при неизменном входном сигнале на величину периода повторения Т| тактовых импульсов на тактовом входе D-триггера формирователя временного интервала, поскольку срабатывания- компаратора происходят несинхронно с тактовыми импульсами, В результате при измерении частоты такого преобразователя за время, равное периоду повторение выходных импульсов преобразователя, возникает погрешность дискретности с/, :

J1 Т кг

rft - ----

k

100%

-йitr

100%,

Учитьшая случайный характер погрешности дискретности, ее можно /уменьшить до значения с путем усреднения, т,е. измеряя частоту выходных импульсов преобразователя за время, равное п периодов Ту.: с,

.

«г V

пТ nTj

Так, например, если f 0,25 f то с/, 25%.

Пусть f 100 кГц. Тогда при усреднении за время измерения п 10 с - f, 0,05%; 1 с - с/„ 0,15%; пТ 0,1 с - (/ 0,5%, Как видно из приведенного при- мера, при повышении точности в 3 раза быстродействие известного преобразователя падает в 10 раз и при весьма низком быстродействии (одно преобразование за секунду ) основная погрешность, равная погрешности диск-i ретности, превьшает 0,1%.

Частота повторения импульсов на любом из выходов второго D-триггера 9 (она же выходной сигнал предлагаемого устройства ) равна

«.

где Г - входной ток интегратора 1, вызьшаемой входным сигналом;IP - ток генератора 3 тока, Периоды повторения выходных им пульсов предлагаемого преобразователя могут отличаться на величину периода повторения импульсов кварцевого генератора Т.. Следовательно, погрешность дискретности

0

5

i - 100% -тI

1р

9

где

- - коэффициент пересчета счетчика 7 импульсов,

ив - раз меньше, чем у известного преобразователя.

Например, при частоте кварцевого генератора 10 МГц и ) 100 в экспериментально исследованном макете входной сигнал 0-10 В преобразован в частоту 0-100 кГц с погреш31

ностью преобразования ( основной ) меньшей 0,01 % при времени измерения частоты, равном 1 с.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь с частотным выходным сигналом, содержащий компаратор, первый вход которо го является шиной нулевого потенциала, а второй вход соединен с выходом интегратора, вход которого является входной шиной и соединен с вы ходом ключа, информационный вход которого подключен к выходу генератора тока, а управляющий вход является выходной шиной, и формирователь временного интервала, выполненный на

Составитель В.Войтов Редактор Н.Бобкова Техред И.Верес

Подп

Заказ 3497/57 Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по желам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

28939

генераторе импульсов и первом D-триг- reje, С-вход которого подключен к вы- коду генератора импульсов, а D-вход - |с выходу компаратора, отличаю- ц и и с я тем, что, с целью повьш1е- ния точности и быстродействия, .в формирователь временного интервала введен счетчик импульсов и второй

10 D-триггер, D-вход которого подключен к шине нулевого потенциала, S-вход подключен к выходу первого . D-триггера, а С-вход - к выходу

счетчика импульсов, С-вход которого

15 соединен с выходом генератора импульсов, а R-вход - с инверсным выходом второго О-триггера, прямой выход которого подключен к выходной шине.

Корректор Л.Пилипенко

.

Подписное

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в цифровых измерительных системах. Целью Изобретения является повьшение точности и быстродействия преобразователя. Под воздействием входного сигнала на входной шине 10 напряжение на выходе интегратора 1 изменяется по линейному закону до порогового уровня компарат.ора 2, срабатывание которого переводит D-триггер 8 формирователя 5 временного интервала в единичное состояние, в результате чего ключ 4 подключает генератор 3 тока к входу интегратора 1, возвращая efo в исходное состояние. При заполнении счетчика 7 импульсов от генератора 6 импульсов D-триггер 9 формирует на выходной шине 11 выходной сигнал и закрывает ключ 4. 1 ил. (Л