Устройство для линеаризации характеристик частотных датчиков Советский патент 1989 года по МПК H03M1/62 

Я Л

00 00 СО СО

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для получения кода измеряемой величины, являющейся функцией от пе- риода сигнала частотного датчика.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 и 4 - градиенты характеристики частотного датчика и ее аппроксимация .

Устройство содержит (фиг.1) час- тотный датчик 1, формирователь 2 измерительного интервала, первый элемент ИЗ, генератор 4 тактовых импульсов, накапливающий сумматор 5, блок 6 формирования кода угла наклон характеристики частотного датчика, выполненный на программируемом постоянном запоминающем устройстве (ППЗУ), второй элемент И 7, счетчик 8, регистр 9 памяти.

Устройство работает следующим обра з ом.

На вход частотного датчика 1 подается измеряемый параметр Р. С выхода датчика 1 на вход формирователя 2 поступает сигнал (фиг.26), период которого несет информацию об измеряемом параметре. Формирователь 2 формирует измерительный интервал (фиг.2в) длительность которого составляет за- данное число периодов сигнала датчика 1 .

Измерительные интервалы характеризуются положительным потенциалом на выходе формирователя 2. Промежуток между двумя измерительными интервалами равен одному периоду сигнала датчика 1. По фронту сигнала на выходе формирователя 2 сбрасывается накапливающий сумматор 5 и устанавливается в исходное состояние счетчик 8. Во время формирования измерительного интервала импульсы (фиг.2а) с выхода генератора 4 тактовых импуль- сов поступают через элемент И 3 на стробирующий вход накапливающего сумматора 5, при. этом в последнем происходит суммирование входного кода,

определяемого текущим состоянием выхода блока 6 формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика (фиг.2д) и комбинацией на остальных входах сумматора 5.

5

0

0 5

При переполнении сумматора 5 на выходе разряда переноса (фиг.2г) присутствует единичный потенциал, который пропускает через второй элемент И 7 тактовый импульс с выхода первого элемента И 3 на счетный вход счетчика 8, произведя декремент его содержимого (для возрастающих характеристик датчиков следует использовать суммирующий вход). Таким образом, в первый полупериод сигнала с выхода генератора 4 производится суммирование в накапливающем сумматоре, а во второй - вычитание (сложение) разряда переноса из содержимого счетчика 8.

Значение кода m-старших разрядов счетчика 8 определяет адрес бита блока 6 формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика, соответствующего текущему коду на входе накапливающего сумматора 5. Разрядность накапливающего сумматора 5 и комбинация на входах его старших разрядов определяются исходя из вида характеристики частотного датчика 1 (фиг.З). Такая характеристика имеет максимальный наклон ot, , а минимальный - . В устройстве применяется следующая аппроксимация характеристики датчика. Диапазон значений параметра разбивается на N подинтервалов &Р, в каждом из которых характеристика представляется линейной зависимостью с наклоном:

(Ь, arctg К, ь об,

или

pa arctg Кг oi

1

где К4 (S+1) -С, К2 S-C; ,ХгХ3 ,.. . ,Х h 0 - комбинация на

входе сумматора 5, если выход блока 6 формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика имеет нулевое значение; С - некоторая константа.

Таким образом, накапливающий сумматор 5 с каждым тактом прибавляет к полученному результату число, соответствующее текущему наклону характеристики. За время измерения счетчик 8 может несколько раз пробегать диапазон своих значений (фиг.4), прежде чем выйти на рабочий диапазон. Выбор рабочего диапазона определяется числом начальной установки РН1, счетчика 8. По окончании измерительного интервала по спаду сигнала на выходе формирователя 2 значение измеряемой величины переписывается с выходов счетчика 8 в регистр 9 памяти (Лиг.2е) и выдается потребителю.

Поскольку характеристики большинства датчиков близки к линейным, количество ячеек блока 6 формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика может быть выбрано небольшим, исходя из соотношения

(К4/Кг - D

Те

N

где

Б допустимая относительная

погрешность аппроксимации. Так, например, если нелинейность (К,/К4 - 1) характеристики датчика составляет 0,02, то при погрешности аппроксимации 0,01% количество поддиапазонов равно

N -§$ог -10°А разрядность сумматора К, г

In t ( ) + 1 6,

Jv 0

где

It(a) - целая часть числа а.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет формировать код измеряемой величины с достаточно высокой точностью за время преобразования частота - цифра.

Формула изобретения

Устройство для линеаризации характеристик частотных датчиков, содержа, Q

5

0

5

0

35

40

45

щее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй элемент И и регистр памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены формирователь измерительного интервала, блок формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика, выполненный на программируемом постоянном запоминающем устройстве, счетчик и накапливающий сумматор, причем выход частотного датчика соединен с входом формирователя измерительного интервала, выход которого подключен к второму входу первого элемента 11, входу сброса накапливающего сумматора, входу начальной установки счетчика и входу записи регистра памяти, выход которого является выходом устройства, а информационные входы соединены с соответствующими выходами счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И и стробирующим входом накапливающего сумматора, выход переноса которого соединен с вторым входом второго элемента И, вход младшего разряда накапливающего сумматора подключен к выходу блока формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика, входы остальных разрядов накапливающего сумматора объединены в две группы, подключенные соответственно к шинам питания и нулевого потенциала, входы блока формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика соединены с соответствующими выходами старших разрядов счетчика, информационные входы начальной установки которого объединены в две группы, подключенные соответственно к шинам питания и шине нулевого потенциала.

/ / / /-ч /-ч

У V У ЧУ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для получения кода измеряемой величины, являющейся функцией от периода сигнала частотного датчика. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности работы устройства. Устройство содержит частотный датчик 1, формирователь 2 измеряемого интервала, первый элемент И 3, генератор 4 тактовых импульсов, накапливающий сумматор 5, блок 6 формирования кода угла наклона характеристики частотного датчика, выполненный на программируемом постоянном запоминающем устройстве, второй элемент И 7, счетчик 8, регистр 9 памяти. В устройстве применена кусочно-ломаная аппроксимация характеристики частотного датчика. Угол наклона каждого аппроксимирующего отрезка определяется суммой кода на входе сумматора 5 и выходного кода блока 6, который, в свою очередь, изменяется в зависимости от текущего содержимого старших разрядов счетчика 8. Код на выходе счетчика 8 является кодом измеряемой величины. 3 ил.

ШШ11111П1|- 11П Щ(

Af t ff

п г-i-r

TfffepuodJ

TO фм. LI