Автогенераторный измеритель Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

-г

Ё

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля расстояний до объектов. Цель изобретения - повышение точности за счет линеаризации характеристики. В измеритель, содержащий образцовый и рабочий чувствительный элементы, ключ, автогенератор, схему И, распределитель импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик и генератор импульсов, дополнительно введены первая и вторая схемы ИЛИ, элемент задержки, счетчик, триггер, блок управления и пересчетный блок. В процессе работы измерителя в первом такте происходит коррекция, заключающаяся в определении влияния внешней среды на образцовый элемент путем занесения в реверсивный счетчик соответствующего кода. В такте измерения происходит заполнение счетчика с учетом кода, записанного в реверсивном счетчике 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля расстояний до объектов.

Цель изобретения - повышение точности за счет линеаризации характеристики и уменьшения влияния переходных процессов.

На чертеже показана схема устройства.

Автогенераторный измеритель содержит рабочий чувствительный элемент 1, образцовый чувствительный элемент 2, ключ 3, автогенератор 4, пересчетный блок 5, генератор 6 тактовых импульсов, вторую схему ИЛИ 7, реверсивный счетчик 8, распределитель 9 импульсов, элемент 10 задержки, первую схему ИЛИ 11, делитель 12 частоты (с управляемым коэффициентом деления), счетчик 13, блок 14 управления (коэффициентами деления), триггер 15 и схему И 16.

Выход образцового чувствительного элемента 2 соединен с первым входом ключа 3, выход которого соединен с автогенератором 4. Первый выход распределителя 9 импульсов подключен к входу выбора направления счета реверсивного счетчика 8 и к первому входу первой схемы ИЛИ 11, второй выход - к входам разрешения счета делителя 12 частоты, счетчика 13, а также к входу элемента 10 задержки и управляющему входу ключа 3, третий выход - к первому входу второй схемы ИЛИ 7, выход которой подключен к входу начальной установки пересчетного блока 5, счетный вход которого соединен с выходом автогенератора 4, а выход - со счетным входом распределителя 9 импульсов, вход начальной установки распределителя 9 импульсов соединен с входом запуска устройства, R-входом триггера 15. вторым входом второй схемы ИЛИ 7,

о

VJ

СЛ О СЛ 00

входами начальной установки делителя 12 частоты, реверсивного счетчика 8 и счетчика 13. Выход элемента 10 задержки подключен к второму входу первой схемы ИЛИ 11, выход котброй соединен с входами разрешения счета пересчетного блока 5 и реверсивного счетчика 8, Выход генератора 6 импульсов соединен с первым входом схемы И 16 и с счетным входом реверсивного счетчика 8, выход которого соединен с S- входом триггера 15, выход которого соединен с вторым входом схемы И 16, выход которой соединен с счетным входом делите ля 12 частоты, выход которого соединен с счетным входом счетчика 13, выход которого соединен с входом блока 14 управления делителем, выход которого соединен с входом задания коэффициенте деления делите- ля 12 частоты, Выход рабочего чувствительного элемента 1 соединен с вхо дом распределителя 9 импульсов, входом элемента 10 задержка, входами разрешения счета счетчиков 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах распределителя импульсов запрещающие уровни напряжения. Ключ 3 подключает к автогенератору 4 образцовый чувствительный элемент 2. Автогенератор 4 генерирует колебания с периодом, определяемым пара метрами образцового чувствительного элемента 2. На выходах разрешения счета блоков 5, 8, 12 и 13 запрещающие уровни напряжения. Параметры образцового чувствительного элемента 2 выбирают так, чтобы период колебаний автогенератора 4 при подключении к нему элемента 2 был не больше периода колебаний при подключении к нему рабочего чувствительного элемента 1 во всем диапазоне изменения измеряемой физической величины.

После окончания импульса запуска на первом входе распределителя 9 импульсов появляется разрешающий уровень напряжения, устанавливающий счетчик 8 в режим сложения, а делитель 12, счетчик 13 и пересчетный блок 5 в начальное состояние. Этим же импульсом триггер 15 устанавливается в нулевое состояние.

Разрешающий уровень с первого выхода распределителя 9 импульсов, пройдя элемент 11, поступав1 из входы разрешения счета пересчетного блока 5 и реверсивного счетчика 8. Пересчетный блок 5 начинает считать импульсы автогенератора 4, а реверсивный счетчик 8 - импульсы тактового 1 генератора 6 в режиме сложения. При превышении числом поступивших на вход блока 5 импульсов заданного порогового

значения на его выходе формируется сигнал, поступающий на вход распределителя 9, на его первом выходе при этом появляется запрещающий сигнал, который, пройдя схему ИЛИ 11, поступает на вход разрешения счета реверсивного счетчика 8 и блока 5. Счетчик 8 и блок 5 счет прекращают.

На счетчике 8 будет зафиксирован код,

0 определенный периодом колебаний тактового генератора 6 и временем заполнения пересчетного блока 5 импульсами автогенератора 4. На этом кончается -первый такт измерения. После прихода первого сигнала

5 с блока 5 на третьем выходе распределителя 9 импульсов появляется импульс, который через элемент ИЛИ 7 перебрасывает в исходное состояние блок 5. На втором выходе распределителя 9 появится разрешающий

0 уровень напряжения, перебрасывающий кпюч 3 и подключающий рабочий чувствительный элемент 1. Этот же сигнал подготавливает к работе делитель 12 и счегчик 13. Период колебаний автогенератора 4 опре5 деляегся параметрами рабочего чувствительного элемента 1. Реверсивный счетчик 8 переводится в режим вычитания.

Разрешающий уровень с второго входа распределителя импульсов 9 через элемент

0 Ю задержки и схему ИЛИ 11 поступает на входы разрешения счета пересчетного порогового блока 5 и реверсивного счетчика 8, разрешая счет.

Каждый импульс тактового генератора

5 будет уменьшать код, зафиксированный в реверсивном счетчике 8 в такте коррекции на единицу. В момент перехода кода в реверсивном счетчике 8 через ноль на его выходе Перенос формируется импульс. Этот

0 импульс перебрасывает триггер 15 в состояние, когда на его выходе будет разрешающий уровень напряжения. Это будет всегда иметь место, так как период колебаний автогенератора в такте коррекции будет

5 меньше, чем в рабочем. Импульсы тактового генератора 6 через делитель с управляемым коэффициентом деления поступают на счетный вход счетчика 13. Выходы разрядов счетчика 13 поступают на (адресные) входы

Q блока 14 управления (коэффициентами деления). Как только код, зафиксированный в счетчике 13, станет больше щ, то блок 14 управления делителем устанавливает коэффициент деления элемента 12, равным танc; генсу наклона аппроксимирующей прямой на участке nrm+1.

Как только число импульсов автогенератора 4, поступивших на счетный вход пересчетного блока 5, превысит пороговую величину, то на его выходе появится сигнал,

распределитель импульсов 9 установится а исходное состояние, когда на всех его выходах будет запрещающий уровень напряжения. Запрещающий уровень напряжения, поступая на входы разрешения счета эле- ментовб, 8, 12 и 13,запрещает их работу. На этом заканчивается второй такт работы устройства, такт измерения. После окончания второго такта в счетчике 13 будет зафиксирован код, численно совпадающий с измеряемой физической величиной.

Введение новых элементов и связей позволяет увеличить точность измерений за счет избавления от погрешности, вызванной переходными процессами при переключении датчиков и за счет линеаризации показаний автогенераторного измерителя, обеспечивающейся путем кусочно-линейной аппроксимации зависимости периода колебаний автогенератора от измеряемой физической величины.

Формула изобретения Автогенераторный измеритель, содержащий автогенератор, схему И, ключ, распределитель импульсов, образцовый чувствительный элемент, выход которого соединен с первым входом ключа, выход которого соединен с автогенератором, а управляющий вход - с вторым выходом распределителя импульсов, рабочий чувствительный элемент, делитель частоты, реверсивный счетчик, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом схемы И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены первая и вторая схемы

ИЛИ, элемент задержки, счетчик, триггер, блок управления делителем, пересчетный блок, первый выход распределителя импульсов подключен к входу выбора направ- ления счета реверсивного счетчика и к первому входу первой схемы ИЛИ, второй выход - к входам разрешения счета делителя частоты, счетчика и входу элемента задержки, третий выход - к первому входу

второй схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу начальной установки пересчетного блока, счетный вход которого соединен с выходом автогенератора, а выход - со счетным входом распределителя импульсов, вход начальной установки распределителя соединен с входом запуска устройства, R-входом триггера, вторым входом второй схемы ИЛИ. входами начальной установки делителя частоты, реверсивного счетчика и

счетчика, выход элемента задержки подключен к второму входу первой схемы ИЛИ, выход которой соединен с входами разрешения счета пересчетного блока и реверсивного счетчика, выход генератора

импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с S-входом триггера, выход которого соединен с вторым входом схемы И, выход которой соединен со счетньгм вхоДом делителя частоты выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом блока /правления делителем, выход которого соединен с входом задания коэффициента

деления делителя частоты, выход рабочего чувствительного элемента соединен с вторым входом ключа.