Устройство для линеаризации характеристик преобразования частотных датчиков Советский патент 1991 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к устройствам информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для линеаризации изме- рительных трактов частотных датчиков с характеристикой преобразования вида:

- «л

+ kx2,

(О

где

Ј„,Ј„ - текущее и начальное значения частоты электрических колебаний на выходе датчика;

k - коэффициент чувствительности датчика по измеряемой величине х. . Линеаризацию измерительного тракта датчика с характеристикой, описываемой выражением (1), осуществляют с помощью устройства, выполют

щего обратное к (1) преобразование вида:

2

X Ь,

где (4kfM)2;

(2)

- константы преобразования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации операции извлечения корня квадратного из квадратного двучлена. На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 частота - код, одновибратор 2, формирователи 3 и 4 импульсов (схемы выделения задних фронтов), RS-триггер 5, элемент ШИ 6, второй кодовый вход 7 устройства, реверсивный счетчик 8, элементы И 9 и 10, первый кодовый

Ф

4

сп со

г

вход 1 1 устройства, двоичный умножитель 12 частоты, элементы И 13 и 14, элемент ИЛИ 15, блок 16 формирования нечетных чисел, дешифратор 17 поправок, накапливающий сумматор 18, счетчик 19 результата и блок 20 цифровой индикации.

Устройство работает следующим образом.

Линеаризации предшествует подготовка на входах 7 и 11 реверсивного счетчика 8 и двоичного умножителя 12 частоты кодовых эквивалентов NB и Ыд соответственно величин -Ь и -Ja1, пропорциональных константам градуировки используемого частотного датчика (NB v(-b); Идл.4а).

При включении питания на выходе одно вибратор а 2 возникает импульс Сброс, обнуляющий преобразователь 1 частота - код, RS-триггер 5 (через элемент ИЛИ 6) , блок 16 формирования нечетных чисел, накапливающий сумматор 18 и счетчик 19 результата и записывающий кода NQ и Ne коэффициентов -$а и -Ь, подготовленные на входах 11 и 7 соответственно в двоичный умножитель 12 частоты и реверсивный счетчик 8. Высокий потенциал, возникающий на нулевом выходе RS-триггера 5 после его обнуления, открывает элементы И 9 и 13, а низкий потенциал единичного плеча RS-триггера 5 закрывает элементы И 10 и 14, включенные на входах реверсивного счетчика 8 и блока 16 формирования нечетных чисел. После окончания действия импульсов Сброс начинает работать преобразователь 1 частота - код, на информационном выходе которого формируется пачка импульсов в количестве N (где &Т - длительность измерительного интервала, обычно принимаемая равной 1 с), которые поступают на вход двоичного умножителя 12 частоты На выходе двоичного умножителя I2 частоты в соответствии с его функцией преобразования образуется пачка импульсов в количестве Ni-NeN, 4af x которая через открытый элемент И 13 и элемент ИЛИ 15 поступает на вход блока 16 формирования нечетных чисел, являющийся входом цифрового квадратора, включающего в свой состав также дешифратор 17 поправки и накапливающий сумматор 18. На выход переноса накапливающего сумматора

0

5

0

5

0

5

0

5

18, являющемся выходом цифрового квадратора, формируется квадрат входного числа N5-4afj( импульсов

хт т с2 ±. -

N

, которые через открытый элемент И 9 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, где складываются с предварительно занесенным дополнительным кодом N«A/(-b). В итоге к концу преобразования преобразователя 1 частота - код в реверсивном счетчике 8 образуется код разности N-j- af Ј- b. От заднего фронта импульса измерительного интервала А Т срабатывает формирователь 4 импульсов, выходной импульс которого устанавливает RS- триггер 5 в единичное состояние. При этом низкий потенциал нулевого плеча RS-триггера 5 запирает элементы И 9 и 13, а высокий потенциал единичного плеча RS-триггера 5 открывает элементы И 10 и 14. Импульсы стабильной частоты, вырабатываемой кварцевым генератором с выхода преобразователя 1 через открытый элемент И 14 и элемент ИЛИ 15 в количестве начинают поступать на вход цифрового квадратора (вход блока 16),а с выхода элемента И 14 на вход счетчика 19 результата.

Импульсы в количестве Nq., образующиеся на выходе квадратора (выход накапливающего сумматора 18), поступают в данном случае через открытый элемент И 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8, в котором содержится код разности N--Ne af„ b. Элемент И 10 остается открытым до момента обнуления реверсивного счетчика 8, после чего импульс на выходе заема счетчика 8, пройдя через элемент ИЛИ 6, переводит единичный выход RS-триггера в нулевое состояние, запирающее элементы И 10 и 14. Число N, поступивших на вычитающий вход счетчика 8, равно N « N. Моменту обнуления счетчика 8 соответствует равенство N5 Nj- N, откуда N. N з - N5 , или что то же (с учетом пропорциональной связи) х - 4af - tf.

Число импульсов NJ- х, зафиксированное к этому моменту времени в счетчике 19 результата, соответствует значению измеряемого параметра х.

Далее срабатывает формирователь импульса (выделяя задний фронт импульса), сформированного на еданичном выходе RS-триггера 5. Выходной импульс формирователя 3 запускает одноЕИбратор 2, вырабатывающий импульс Сброс, с возникновением которого начинается новый цикл линеаризации.

Устройство может быть реализовано с помощью промышленного частотомера, например 43-33 (блок 1) и микросхем среднего уровня интеграции серии К 155.

Формула изобретения

Устройство для линеаризации характеристик преобразования частотных датчиков, содержащее двоичный умножитель частоты, установочный вход которого соединен с первым кодовым входом устройства, а выход - с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом блока формирования нечетных чисел, выходы группы младши разрядов которого соединены с входами дешифратора поправки, выход которого подключен к входу переноса накапливающего сумматора, информационные входы которого соединены с входами группы старших разрядов блока формирования нечетных чисел, и счетчик результата, выход которого соединен с входом блока цифровой индикации, отличающее ся тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей за счет реализации операции извлечения корня квадратного из квадратного двучлена, в него введены преобразователь частота - код, RS-триггер, одновибратор, три элемента И, второй элемент ИЛИ, два формирователя импульса и реверсивный

0

5

0

5

0

5

0

счетчик, причем информационные вход и выход преобразователя частота - код соединены соответственно с входом задания частоты устройства и информационным входом двоичного умножителя частоты, а выходы импульсов эталонной частоты и измерительного интервала подключены соответственно к первому входу второго элемента И и к входу первого формирователя импульса, выход последнего из которых соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, единичный выход - к второму входу второго элемента И, первому входу третьего элемента И и через второй формирователь импульса - к входу одновибрато- ра, выход которого соединен с входами сброса преобразователя частота - код, двоичного умножителя частоты, блока формирования нечетных чисел, накапливающего сумматора и счетчика результата, а также с первым входом второго элемента ИЛИ и входом занесения информации реверсивного счетчика, установочный вход и выход которого соединены с вторым кодовым входом устройства и вторым входом второго элемента ИЛИ соответственно, а вычитающий и суммирующий входы подключены к выходам соответственно третьего и четвертого элементов И, объединенные первъгё и второй входы которых соединены с выходом переноса накапливающего сумматора, нулевой выход RS-триггера соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом счетчика результата.

r

Изобретение относится к устройствам информационно-измерительной и вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации операции извлечения квадратного корня из квадратного двучлена путем реализации свойства обратимости взаимно обратных функций. Для достижения цели в устройство введены преобразователь частота - код, о дно ни оратор , два формирователя импульсов, КЗ- триггер, три элемента И, элемент ИЛИ и реверсивный счетчик. I ил. г (/)