Устройство для преобразования временного интервала в напряжение Советский патент 1991 года по МПК H03M1/50 

со

с

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и позволяет осуществить преобразование временных интервалов, начало и конец которых ограничены различными сигналами, требующими их предварительного усиления, и может быть использовано в ультразвуковых расходе- и скоростемерах ИзоЬре- тение позволяет повысить точность устройства за счет того,что в устройство, содержащее два усилителя и преобразователь время напряжение, введены два коммутатора, триггер и блок усреднения. Введенные элементы позволяют устранить влияние на конечный результат разности времен срабатывания усилителя и расширить нижний диапазон измеряемых временных интервалов 2 з п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике преобразования временных интервалов, начало и конец которых ограничены различными (разнесенными в пространстве) сигналами, требующими их предварительного усиления, и может быть использовано, например, в ультразвуковых расходе- и скоростемерах

Целью изобретения является повышение точности

На фиг. 1 предстарлена функциональная схема устройства, на фиг 2 - временная диаграмма его работы

Устройство содержит усилители 1 и 2, коммутаторы 3 и 4, входные шины 5 и б, преобразователь 7 время-напряжение, блок 8 усреднения, шину 9 Пуск триггер 10, ключи 11-14.

Преобразователь 7 время - напряжение содержит управляемый генератор тока (УГТ) 15, одновибратор 16. ключ 17 и элемент памяти на конденсаторе 18. повторитель напряжения (усилителя тока) 19 и ключ 20.

До начала процесса преобразования на третью входную шину 9 подается импульс сброса (см фиг 2), например с первого выхода внешнего генератора запуска При этом замыкается ключ 17 преобразователя время-напряжение, который разрежает конденсатор 18 Триггер 10 устанавливается импульсом сброса в положение, противоположное установленному, при котором замкнуты ключи 11 и 13 и разомкнуты ключи 12 и 14

vl О

Ю

ел

Ю

VJ

Старт-импульс (на первой входной шине 5) поступает через открытый ключ 11 на вход первого усилителя 1. усиливается им и через коммутатор 4 подается на первый вход преобразователя 7. Стоп-импульс (на второй входной шине 6) поступает через открытый ключ 13 на вход второго усилителя 2, усиливается им и через коммутатор 4 подается на второй вход преобразователя 7. Последний преобразует временный интервал между старт- и стоп-импульсами в пропорциональное ему выходное напряжение ивых1. равное

и„ых1 К(Твх. -ri + т2 ) К(Твх 4- Дт)

(1). где К - коэффициент преобразования

ПВН 9, В/с;

ТВх длительность входного интервала на входе преобразователя (на входных шинах 5 и 6, т.е. истинное значение входного интервала), с;

ri - задержка входного сигнала первым усилителем 1, с,

Т2 задержка входного сигнала вторым усилителем 2, с;

А г- разность времен задержки второго и первого усилителей, с.

По истечении промежутка времени, превышающего максимально возможный преобразуемый интервал (верхний диапазон) в сумме с длительностью формируемого одновибратором 16 импульса (определяющего время преобразования ПНВ 9), на входную шину 9 вновь поступает импульс сброса (см. фиг. 2), а на шины 5 и б сигналы с выходов объекта измерения, означающие начало и конец преобразуемого интервала. Импульсом сброса триггер 10 устанавливается в противоположное состояние О, замыкая ключи 12 и 14 и размыкая ключи 11 и 13. При этом изменяется включение усилителей 1 и 2, так как старт-импульс (на первой входной шине 5) поступает через открытый ключ 12 на вход (т.е. другого, чем при первом включении) усилителя 2, усиливается им и через коммутатор 4 подается на первый вход преобразователя 7, Стоп-импульс (на второй входной шине 6) поступает через открытый ключ 14 на вход (т.е. другого, чем при первом включении) усилителя 1, усиливается им и через коммутатор 4 подается на второй вход преобразователя 7. Последний преобразует временной интервал между старт- и стоп-импульсами в пропорциональное ему выходное напряжение ивых 2. равное ивых2-КЛ-вх+ Ti - г2 ) К(ТВХ - Л г ) . (2)

Блок 8 усреднения определяет среднее арифметическое Ucp из двух значений 11Вых1 и ивых2, равное

.. ЦВых1 + 11вых2 Ucp 2

К -(Твх+ДО + КСТвх-Дт)

Ј- КТв

(3)

Это напряжение поступает на выход преобразователя временного интервала и соответствует истинному значению измеряемого интервала Твх, так как. как следует из выражения (3), из результата

преобразования исключены временные параметры усилителей 1 и 2, влияющие на точность преобразования в прототипе.

Преобразователь 7 работает следующим образом.

После разряда конденсатора 18 с помощью ключа 17 импульсом сброса, поступающим на вход преобразователя 7, и приема старт-импульса начинается заряд конденсатора 18 постоянным током УГТ 15

(см. фиг. 2). Заряд продолжается до появления стоп-импульса, поэтому напряжение на конденсаторе 18 в конце заряда пропорционально временному интервалу между старт- и стоп-импульсами. По сигналу на

втором входе преобразователя 7 срабатывает также одновибратор 16, который замыкает ключ 20, в результате чего напряжение с конденсатора 18 через повторитель 19 в конце цикла преобразователя поступает на выход.

Блок усреднения 8 запоминает выходное напряжение преобразователя 7 с помощью элемента памяти до следующего цикла преобразования. Элемент усреднения может быть выполнен также на элементах вычислительной техники в виде последовательной цепи из синхронизируемых по сигналу одновибратора 16 АЦП, сумматора и делителя.

Формула изобретения

тем, что, с целью повышения точности, в него введены два коммутатора, триггер и блок усреднения, выход которого является выходной шиной, а вход соединен с выходом преобразователя время-напряжение,

управляющий вход которого объединен с входом триггера, является шиной Пуск, а первый и второй информационные входы соединены соответствующими выходами первого коммутатора, первый и второй управляющие входы которого объединены с соответствующими управляющими входами второго коммутатора и подключены к прямому и инверсному выходам триггера, а первый и второй информационные входы первого коммутатора соответственно через первый и второй усилители подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, первый и второй информационные входы которого являются соответственно первой и второй входными шинами.

которого соединен с информационным входом первого ключа, а вход объединен с первым выводом конденсатора, информационным входом второго ключа и подключен к выходу управляемого генератора тока,

первый и второй входы которого являются первый и вторым информационными входами преобразователя, выходом и управляющим входом которого являются соответственно выход первого ключа и управляющий вход второго ключа, выход которого объединен с вторым, выводом конденсатора и является шиной нулевого потенциала, а управляющий вход второго ключа через одновибратор объединен

с первым входом управляемого генератора тока.

фигА

сриг.2