Функциональный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, для линеаризации шкал измерительных приборов с непосредственным отсчетом.

Цель изобретения - упрощение настройки функционального преобразователя на произвольные функции линеаризации.

На фиг.1 изображена блок-схема функционального преобразователя; на фиг.2 - схема генератора управляемой частоты.

Преобразователь содержит первый счетчик 1, генератор 2 опорной частоты, второй счетчик 3, генератор 4 управляемой частоты, блок 5 сравнения кодов, первый и второй регистры 6 и 7. Генератор 4 управляемой частоты содержит управляемый мультивибратор на операционном усилителе 8,

мультиплексор 9 и блок 10 задания крутизны характеристики, выполненный на потенциометрах.

Функциональный преобразователь работает следующим образом. На счетный вход счетчика 1 непрерывно поступают тактовые импульсы с генератора 2 опорной частоты. При этом выходной код этого счетчика изменяется последовательно от нуля до максимального значения, определяемого коэффициентом пересчета, Аналогич- .но работает счетчик 3 с генератором 4 управляемой частоты. Фазировка обоих счетчиков осуществляется за счет связи выхода переполнения счетчика 1 с входом обнуления счетчика 3, причем переход счетчика. 1 из максимального кодового состояния в нуль всегда сопровождается устаСЬ

ю

Ч О Ю

новкой нуля в счетчике 3. Изменение кода во времени в счетчике 1 происходит линейно, так как на его счетный вход поступают тактовые импульсы опорной частоты. Изменение выходного кода счетчика 3 во време- ни может происходить с различной скоростью в зависимости от текущего значения частоты выходного сигнала генератора 4 управляемой частоты. При этом частота определяется номером включенного канала мультилексора 9(номером участка аппроксимации), число которых равно т, и положением движка соответствующего потенциометра блока 10.

Допустим, что в результате измерения образца с параметром Р по сигналу, поступающему на вход записи регистра 6, в него записано некоторое значение входной информации Q. Тогда в момент совпадения кодового состояния счетчика 1 с значением Q на выходе равенства блока 5 сравнения кодов возникает импульс, разрешающий за- п ись в регистр 7 кода, находящегося в этот момент в счетчике 3. Это значение является выходной информацией Р.

Обновление выходной информации происходит каждый раз при появлении импульса на выходе блока 5 сравнения кодов, т.е. все устройство работает в циклическом режиме. Такой режим необходим для непосредственного контроля за результатами настройки на необходимую функцию линеаризации по шкале измерительного прибора, в состав которого входит преобразователь. Так как генератор 4 управляется кодом старших разрядов счетчика 3, а в процессе функционального преобразования обеспечивается взаимно однозначное численное равенство между измеряемым параметром, i-ro эталона PI и отсчетом по шкале прибора PI.TO принадлежность каждого эталона к соответствующему интервалу линеаризации может быть определена, если считать номером интервала j ближайшее цеPI m„

лое число, большее , где Рмакс гмакс

максимальное значение измеряемого параметра по шкале прибора. Очевидно, что настройка на j-том интервале осуществляется потенциометром блока 10 с j-тым номером. Настройка преобразователя осуществляется следующим образом. Допустим, что предполагается измерять толщину гальванического покрытия в диапазоне 0-75 мкм. При восьми интервалах линеаризации, число которых в общем случае ограничивается числом каналов мультиплексора 9, границы интервалов могут быть выбраны следующими: 0-100; 100-200; 200-300700-800, т.е.

длина каждого интервала по шкале прибора

100 единиц. При наличии набора эталонов 5,0; 16,2; 30,7; 69,2; 74,0 мкм настройка осуществляется следующим образом. Так как максимальное значение отсчета по шкале составляет 800 единиц, по соотношению

PI m -5 определяют номер потенциометра

макс

блока 10 задания крутизны, которым осуществляется настройка на данном интервале 0 линеаризации. Для рассматриваемого при,- -5,5-8

мера ближайшее к целое число явои

ляется единицей, т.е. эталон с Р 5,5 мкм относится к первому интервалу и настройку

5 на этом интервале следует производить с помощью потенциометра с номером j 1 блока 10. Вращая движок этого потенциометра, получают отсчет по шкале прибора, равный 5,5. Аналогичным образом опреде0 ляют, что эталоны с значениями измеряемой толщины 16,2; 30,7; 69,2 и 74,0 мкм относятся соответственно к второму, четвертому, седьмому и восьмому интервалам линеаризации, настройка на каждом из ко5 торых осуществляется с помощью потенциометров с номерами j 2; j 4; J 7; j 8. Однако после настройки на втором интервале на значение Ра 16,2 дальнейший ход функции линеаризации является неопреде0 ленным, поскольку эталонное значение для настройки на третьем интервале отсутствует ..Для определения хода функции линеаризации на этом интервале наблюдают форму напряжения, пропорционального произ5 вольной функции линеаризации (для рассматриваемого варианта генератора 4 такое напряжение присутствует на неинвертирующем входе операционного усилителя 8), на экране осциллографа, синхронизацию кото0 рого можно осуществить импульсом переполнения счетчика 1. Форма этого напряжения представляет собой кусочно- линейную функцию. Поскольку измерительные характеристики- большинства

5 измерительных датчиков являются однозначными и монотонными функциями, шаг кусочно-линейной производной этих функций должен быть близок к арифметической или геометрической прогрессии. При этом с

0 учетом того, что производная всегда имеет меньшую кривизну, чем первообразная функция, настройка функции линеаризации по форме кусочно-линейной производной позволяет получить значительно лучшую

5 точность чем при наблюдении на экране осциллографа самой функции линеаризации.

Регулируя последовательно потенциометры блока 1 в порядке возрастания их номеров, добиваются одновременно равномерности изменения шага кусочно-линейной производной функции линеаризации и совпадения отсчетов по шкале прибора с измеряемой величиной на тех интервалах, для которых имеются эталоны. Такая на- стройка позволяет не только обеспечить высокую точность соответствия входной и выходной переменных, но и в определенной степени скомпенсировать погрешность задания эталонных значений.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий первый регистр, информацией- ный вход которого является входом функционального преобразователя, а выход подключен к первому входу блока сравнения кодов, соединенного вторым входом с выходом первого счетчика, а выходом - с входом разрешения записи второго регистра, выход которого является выходом функционального преобразователя, информационный вход второго регистра подключен к выходу второго счетчика, генератор опорной частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, и генератор управляемой частоты, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения настройки на произвольные функции линеаризации, генератор управляемой частоты содержит мультиплексор, управляемый мультивибратор и блок задания крутизны характеристики, подключенный выходами к информационным входам мультиплексора, соединенного управляющими входами с выходами старших разрядов второго счетчика. а выходом - с входом управляемого мультивибратора, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, соединенного входом обнуления с выходом переполнения первого счетчика.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является упрощение настройки на произвольные функции линеаризации. Функциональный преобразователь содержит два счетчика 1и 3, генератор 2 опорной частоты, генератор 4 управляемой частоты, блок 5 сравнения кодов и два регистра 6 и 7. Принцип действия преобразователя основан на циклическом формировании кода линейной развертки, фиксации моментов совпадения этого кода с преобразуемым кодом и считывании по этим моментам значений кода нелинейной развертки на выход преобразования. Использование мультиплексора совместно с блоком задания крутизны при управлении частотой генератора 4 кодами старших разрядов счетчика 3 нелинейной развертки, позволяет упростить настройку преобразователя. 2 ил. сл

1LLUH ММ

вход Q.

Фиг1

выходР

ш

10

bgjp LlE

входы управления

Тактобые импульсы леремен HOU VffC/r70/7 t t

Фиг. 2.