Функциональный преобразователь Советский патент 1990 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности нелинейного преобразования частоты.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Функциональный преобразователь содержит включенные последовательно соединенные источник 1 опорного напряжения, коммутатор 2, масштабирующую резистивную матрицу 3, интегратор 4 и .блок 5 выборки-хранения,первый аналоговый блок памяти,содержа- щий ключи 6 и 7 и ковденсатор 8,второй аналоговый блок памяти,содержащий ключи 9 - 12 и конденсатор 13, дешифратор 14, подключенный к коммутатору 2, блок 15 синхроннаации,выхо ды которого подключены к управляющим входам ключей 6 и 7 и блока 5 выборки-хранения, блок 16 преобразования напряжения в частоту, включенной между выходом блока 5 выборки-хране- ния и выходом функционального преоб- разователя, формирователь 17 импульсов , подключенный к выходу функционального преобразователя и управляющим входам ключей 9-12 второго аналогового блока памяти, генератор 18 тактовых импульсов, счетчик 19 импуяьсов, подключенный к генератору 18, блок синхронизации может,например, содержать формирователь 20 импульсов, подключенный к входу преобразователя, и делитель 21 .частоты входом подключенный к выходу 20 фомирователя импульсов, а выходом - к входу сброса счетчика 19 импульсов. Функциональный преобразователь работает циклично. Циклы задаются импульсами выборки, поступающими с выхода делителя 21 частоты блока 15 синхронизации на вход управления вы борки блока 5 выборки-хранения. Импульсы выборки представляет собой последовательность импульсов,полученную из последовательности импульсов частотой fX, поступающих на вход устройства, путем деления на коэффициент, задаваемьШ делителем 21 частоты. В каждом цикле (т.е в промежутке между приходом двух

соседних импульсов выборки) происходит, во-первых, п-кратньй заряд конденсатора 8 емкостью С от источника 1 опорного напряжения до напряжения Е через к.шоч 6 с последующим разрядом через ключ 7 на вход интегратора 4 (где п - козффициент деления 21 делителя частоты); во-вторых, т-кратный заряд конденсатора 13 емкостью С через ключи 12 и 9 от источника 1 до напряжения Eg с последующим разрядов через ключи П и 10 на вход интегратора (от чего зависит и чему равно m будет показано далее) в-третьих, интегрирование интегратором 4 импульсов тока, задаваемых посредством поочередного подключения на вход интегратора 4 через коммутатор 2 и матрицу 3 напряжений +Е ь или -E(j источника 1; в-четвертых, выборка с последующим запоминанием напряжения на выходе интегратора 4 блоком 5 выборки-хранения во время прихода импульса -выборки с выхода делителя 21 частоты блока 15 синхронизации. Частота fjy, на выходе устройства определяется напряжением на выходе блока 5 выборки-хранения и коэффициентом передачи преобразователя 16 напряжения в частоту.

Предположим, перед началом первого из рассматриваемых циклов частота на выходе устройства равна fgbix.n а входная частота, изменившись скачком от некоторого произвольного значения (соответствукяцего значению гш.и стала равной значению f,. Тогда после окончания первого цикла частота на выходе устройства станет равной

-s-iii- ЧИ

п ir t L -

- + X , §igsin/fi-i-i l±iUK,j

выу.н Q

где C - емкость конденсатора интегратора 4;

51605262

R .

R«..,R(j- сопротивления резисторов матрицы 3;

1

напряжение источника е 1, подключаемое к резистору сопротивлением R, через коммутатор 2 (Е . равно +Е.. или

о

-Е

V/

i);

в зависимости от

10

t - время, в течение которого каждый резистор матрицы 3 подключен к источнику 1;

,BjlKutC.

f г

кЧ

signX

+ 1 при Х 0; -1 при X g О,

1,К - порядковый номер резистора

матрицы 3. После окончания п-го цикла

f Г пЕоС( Ьь,.г. I с„

.-1-1:-.- n/f, i (i,)t, -sis2()ii

: « itMn/f z itoiii ll JJ j+ t;

f«

.n

вы)(.

где j at 1 ,n - порядковый номер цикла.

Последнее выражение состоит из двух слагаемых, первое из которых представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии Q сходящимся, как -известно, при IQ и убывазощим, когда п- tO при выполнении этого же неравенства, член fjMjt. Воспользовавшись известными формулами для вычисления суммы членов геометрической прогрессии, запишем, чему станет равной частота на выходе устройства после окончания переходного процесса (т.е. при ):

ЕоС«

вых/

k . г. f X S J if

-5;-1г-иг{ - a-ot,

.2iS2iitj Z S/fj(ilI. 2

+ t

sign n/fj; :i. 1 2

Последнее выражение представляет собой уравнение преобразования устройства. Из анализа этого выражения следует, что зависимость выходной частоты от входной содержит линейный

член „, а также нелинейную

г

часть, которая зависит от частоты f jj и от сопротивления резисторов Rf,... ,R|( матрицы 3, а также знаков напряжений . Нелинейная часть представляет собой некоторую ломаную линию в координатах f . « f(fg), т.е. кривую, аппроксимирующую кусочно-линейно заданную нелинейную зависимость. Наклоны линейных участков здесь зависят от знака

Ejjj и от значений соответствующих резисторов RJ матрицы 3, т.е., вы би- рая знак и значение R{ , можно получать различные требуемые нелинейные зависимости.

Устройство может быть использовано для линеаризации частотных датчиков, обладающих собственной нелинейностью, что позволяет использовать его в составе, например, информационно-измерительных систем, работающих на каком-либо объекте в автономном режиме при большом наборе датчиков, обладающих различной нелинейностью.

40

Формула изобретен и .я

1. Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения,коммутатор, масштабирукмдую резистивнуй - матрицу, интегратор и блок выборки- хранения, а также первый аналоговый блок памяти, включенный между источником опорного напряжения и информационным входом интегратора,последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик и дешифратор,выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, .блок синхронизации, первый, второй и третий выходы которого с оединены с входами записи и считывания первого аналогового блока памяти и с управляющим входом блока выборки хранения соот

ветственно, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности нелинейного преобразования частоты, в него введен второй аналоговый блок памяти, последовательно соединенные блок преобразования напряжения в частоту и формирователь импульсов, первьй и второй выходы которого соединены с входами записи и считывания второго аналогового блока памяти, информационный вход преобразователя соединен с частотным управляющим входом блока синхронизации, выход блока выборки-хранения соединен с информационным вхо

дом блока преобразования напряжения в частоту, выход которого является выходом преобразователя, а вход сброса счетчика соединен .с третьим выходом блока синхронизации,

2, Преобразователь по п,1, о т - личающийся тем, что блок синхронизации содержит последовательно соединенные формирователь импульсов и делитель частоты, вход формирователя импульсов является частотным управляющим входом преобразователя, выходы формирователя импульсов и выход делителя частоты являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока синхронизации.

Функциональный преобразователь может быть использован при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности нелинейного преобразования частоты. Функциональный преобразователь работает циклично. В каждом цикле происходит, во-первых, N-кратный заряд конденсатора 8 первого аналогового блока памяти до напряжения E_о с последующим разрядом на вход интегратора 4, во-вторых, M-кратный заряд конденсатора 13 до напряжения E_о с последующим разрядом на вход интегратора 4, в-третьих, интегрирование интегратором 4 импульсов тока, задаваемых посредством поочередного подключения на вход интегратора 4 через коммутатор 2 и масштабирующую резистивную матрицу 3 напряжения +E_о или - E_о источника 1, в-четвертых, выборка с последующим запоминанием напряжения на выходе интегратора 4 блоком 5 выборки-хранения. 1 з.п-лы, 1 ил.