Измерительное устройство для первичного преобразования Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к области средств измерения неэлектрических величин и может быть использовано для преобразования емкости, сопротивления, индуктивности измеряемых элементов в цифровой код.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена структурная схема измерительного устройства для первичного преобразователя; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Измерительное устройство для пер- вичного преобразования содержит первый генератор 1, преобразуемый элемент 2, эталонный элемент 3, коммутатор 4, делитель 5 частоты, первый 6 и второй 7 триггеры, второй генератор 8, блок 9 управления, реверсивный счетчик 10, регистр 11 и блок 12 обработки.

Преобразуемый элемент 2 и эталонный элемент 3 одними выводами под- кпючены к одной точке времязадающей цепи первого генератора 1, а другими выводами - к входам коммутатора 4, выход которого подсоединен к второй точке времязадающей цепи первого генератора 1. Выход первого генератора 1 соединен с входами делителя 5 частоты, выход которого подключен к входу первого триггера 6. Прямой и инверсный выходы первого триггера 6 соединены с входами управления коммутатора 4 и реверсивного счетчика 10. Вход второго триггера 7 соединен с прямым выходом первого триггера 6, а выход - с входом управления второго генератора 8 и входом блока 9 управления. Выходы разрядов реверсивного счетчика через регистр 11 подключены к входам разрядов блока 12 обработки, выходы блока 9 управления соединены с входом записи регистра 11 и установочным входом реверсивного счетчика 10.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в первый момент времени первый триггер 6 находится в первом устойчивом состоянии. При этом к времязадающей цепи первого генератора 1 подключен преобразуемый элемент 2 и генератор вырабатывает колебания с периодом, которые поступают на вход делителя 5 частоты с коэффициентом деления N. После того, как на вход делителя частоты поступит N колебаний, перепад напряжения на выходе делителя частоты переключит триггер 6 во второе устойчивое состояние и коммутатоп 4 подключит к времязадающей цепи генератора 1 эталонный элемент 3. Генератор 1 начнет вырабатывать колебания с периодом Т 2, определенным параметрами эталонного элемента, через N периодов переключится триггер 6 и к времязадающей цепи генератора 1 снова подключится преобразуемый элемент 2.

Таким образом, на выходе генератора 1 формируются последовательности из N колебаний, периоды которых Т и Т2 определяются соответственно параметрами преобразуемого (Т)и эталонного (Т2) элементов (фиг.2а). При этом длительность первой последовательности составит N Т, а второй - N Т2. Соответственно длительности сигналов на прямом и инверсном выходах первого триггера 6 будут также равны N Т и N Т 2 (фиг.2б и в). Передний фронт импульса с прямого выхода первого триггера 6 переключит второй триггер 7, который вырабатывает импульс (фиг.2г) длительностью N (Т , + Т2), поступающий на вход управления второго генератора 8, который в течение этого времени вырабатывает тактовые импульсы с периодом Т,, поступающие на счетный вход реверсивного счетчика 10 (фиг.2д). Благодаря такому способу запуска второго генератора обеспечивается синхронизация тактовых импульсов и сигналов управления, что снижает погрешность измерения. Одновременно на входы управления реверсивного счетчика поступают импульсы с прямого и инверсного выходов триггера 6 таким образом, что в течение времени, когда к первому генератору подключен преобразуемый элемент, реверсивный счетчик осуществляет суммирование тактовых импульсов, а во время подключения эталонного элемента - вычитание.

По окончании первого цикла работы устройства на выходе разрядов реверсивного счетчика 10 будет присутствовать двоичный код М, соответствующий разности числа тактовых импульсов, поступивших во время работы преобразумого и эталонного элементов

M-N/b-I-Il/

Таким образом, если параметры преобразуемого и эталонного элементов отличаются так, что разность между периодами Т и Т составляет ut Т - Т2, разность длительностей импульсов на приемном и инверсном выходах первого триггера 6 будет в N раз больше

At

Nut

что эквивалентно увеличению чувстви580290

вичного преобразования, содержащее преобразуемый элемент, эталонный элемент, первый и второй генераторы, реверсивный счетчик и блок обработки, причем первый вывод преобразуемого элемента соединен с первым времязадающим входом первого генератора, отличающееся тем, 10 что, с целью повышения точности, в него введены коммутатор, делитель частоты, первый и второй триггеры, блок управления и регистр, при этом первый вывод эталонного элемента сое

Изобретение относится к области средств измерения, контроля и управления и может быть использовано в качестве измерительного устройства при работе с емкостными, резистивными или индуктивными датчиками. Цель изобретения является повышение точности измерения неэлектрических величин путем поочередного подключения к времязадающей цепи генератора 1, преобразуемого элемента 2 и эталонного элемента 3. При этом формируются измерительные интервалы времени с длительностями, равными целому числу периодов колебаний генератора 1. Пакет тактовых импульсов длительностью, равной сумме длительностей двух измерительных интервалов, сформированных при работе генератора 1 с преобразуемым элементом 2 и эталонным элементом 3, подается на счетный вход реверсивного счетчика 10, осуществляющего в течении соответствующих измерительных интервалов суммирование и вычитание. Устройство содержит также коммутатор 4, делитель частоты 5, триггеры 6, 7, генератор 8, блок управления 9, регистр 11, блок 12 обработки. 2 ил.

тельности к изменениям параметров пре- ,$ динен с первым времязадающим входом образователя в N раз.

Влияние нестабильности частоты первого генератора на точность измерения при этом исключается, так как периоды колебаний Т и Tg за счет ухода частоты генератора получают одинаковые приращения, которые компенсируются при осуществлении операции вычитания в реверсивном счетчике.

По окончании первого цикла измерения блок 9 управления вырабатывает первый управляющий сигнал (фиг.2е), по которому информация с выхода разрядов реверсивного счетчика фиксируется регистром 11. Под действием второго управляющего импульса (фиг.2ж) происходит сброс реверсивного счетчика, и устройство готово к выполнению следующего цикла измерения. Формула изобретения

Измерительное устройство для перпервого генератора, а вторые выводы эталонного и преобразуемого элемегн- тов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого

20 соединен с вторым времязадающим входом первого генератора, выход которо го через последовательно соединенные делитель частоты, первый и второй триггеры соединен с входом управ25 ления второго генератора и входом блока управления, прямой и инверсный выходы первого триггера соединены с соответствующими входами управления коммутатора и реверсивного

30 счетчика, счетный вход которого соед нен с выходом второго генератора, а выходом разрядов через регистр соединен с входами разрядов блока обработки, выход блока управления сое35 динен с установочным входом реверсивного счетчика и входом записи регистра.

динен с первым времязадающим входом

первого генератора, а вторые выводы эталонного и преобразуемого элемегн- тов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого

соединен с вторым времязадающим входом первого генератора, выход которого через последовательно соединенные делитель частоты, первый и второй триггеры соединен с входом управления второго генератора и входом блока управления, прямой и инверсный выходы первого триггера соединены с соответствующими входами управления коммутатора и реверсивного

счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго генератора, а выходом разрядов через регистр соединен с входами разрядов блока обработки, выход блока управления соединен с установочным входом реверсивного счетчика и входом записи регистра.

Фиг. 2