Степенной преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях разности давлений - дифференциальных манометрах, применяемых в расходомерах переменного перепада давления, где необходимо выполнение функции извлечения квадратного корня и нормирование выходного сигнала для связи с устройствами централизованного контроля.

Цель изобретения - расширение области применения.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Степенной преобразователь содержит генератор 1 переменного тока, трансформаторный преобразователь 2 перемещений, первый 3 и второй 4 однополупериодные выпрямители, первый 5, второй б, третий 7 и четвертый 8 ключи, первый 9, второй 10 и третий 11 запоминающие конденсаторы, первый 12 и второй 13 буферные усилители, сумматор 14, дифференциальный усилитель 15 первый 16 и второй 17 интеграторы со сбросом, аналого-цифровой преобразователь 18 (АЦП) двухтактного интегрирования, источник 19 стабильного напряжения, элемент НЕ 20 и преобразователь 21 напряжение - ток.

Преобразователь работает следующим образом.

В первой фазе цикла преобразования импульс. ТАК с выхода .сигнала автокоррекции дрейфа нуля АЦП 18 открывает ключи 7 и 8 и происходит заряд запоминающих конденсаторов 10 и 11 через выпрямители 3 и 4 напряжениями с первого и второго выходов трансформаторного преобразователя 2 соответственно. Амплитуда напряжения трансформаторного преобразователя 2 при перемещении плунжера на первом выходе растет, а на втором падает. Соответственно, растет напряжение на втором запоминающем конденсаторе 1(У, а на третьем запоминающем, конденсаторе 11 падает. Первичная обмотка трансформаторного преобразователя 2 питается от нестабилизированного генератора 1 переменного тока. Напряжения с второго 10 и третьего 11 запоминающих конденсаторов через буферные усилители 12 и 13 соответственно подаются на входы дифференциального усилителя 15, на выходе которого формируется входное их напряжение АЦП 18, пропорциональное разности напряжений на первом и втором выходах трансформаторного преобразователя 2, и подаются на вход сумматора 14, на выходе которого формируется опорное Uon напряжение, пропорциональное сумме напряжений трансформаторного преобразователя 2. Это снижает влияние нестабильности амплитуды генератора 1 и зависимости коэффициента передачи трансформаторного преобразователя 2 от температуры на точность преобразования, так как изменение любого из напряжений на втором 10 или третьем 11 запоминающем конденсаторе приводит к аналогичному изменению напряжений Ux и Uon.

Во второй фазе цикла преобразования в течение времени Т напряжение Ux с выхода дифференциального усилителя 15 поступает на информационный вход АЦП 18.

Происходит интегрирование напряжения Ux интегратором АЦП 18.

В третьей фазе цикла преобразования длительностью tx сигнал tx с выхода элемента НЕ 20, подключенного к времяимпульсному выходу АЦП 18, поступает на вход сброса второго интегратора 17. Напряжение Uon с выхода сумматора 14 интегрируется интегратором 17, и одновременно напряжение Uoi с выхода интегратора 17 (по

полярности обратное Ux) подается на вход опорного напряжения АЦП 18. Интегратор АЦП 18 разряжается до момента окончания фазы,равной

tx-kiVUT,(1)

где Ki 2п T/Uon - постоянный коэффициент;

TI - постоянная интегрирования интегратора 17,

что соответствует корню квадратному из разности напряжений на запоминающих конденсаторах 10 и 11.

Сигнал tx открывает первый ключ 5 и напряжение UCT с выхода источника 19 стабильного напряжения поступает на вход первого интегратора 16, напряжение на выходе которого увеличивается до уровня с учетом зависимости (1)

Uo2 UcT-tx/r2 ,(2)

где тг - постоянная интегрирования интегратора 16;

К2 - постоянный коэффициент.

Напряжение Uo2 заряжает в течение времени Т.АК (замкнут второй ключ 6 первый запоминающий конденсатор 9, а в течение времени Т сигнал с выхода установки начальных условий АЦП 18 поступает на вход сброса первого интегратора 16 и разряжает конденсатор интегратора 16. Напряжение Uo2 преобразуется преобразователем2.1 напряжение - ток в выходной ток степенного преобразователя, пропорциональный корню квадратному из сигнала на информационном входе степенного преобразователя (измеряемого перепада давления АР).

Введение в преобразователь генератор 1 переменного тока, трансформаторного преобразователя 2 перемещений, первого 3 и второго 4 выпрямителей,,третьего 7 и четвертого 8 ключей, второго. 10 и третьего 11 запоминающих конденсаторов, первого 12 и второго 13 буферных усилителей, сумматора 14, дифференциального усилителя 15 второго интегратора со сбросом, элемента НЕ 20 позволяет расширить область применения преобразователя и снизить влияние нестабильности генератора 1 переменного тока на точность преобразования.

Формула изобретения Степенной преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь двухтактного интегрирования, времяимпуль- сный выход которого является соответствующим выходом степенного преобразователя и подключен к управляющему входу первого ключа, выход сигнала автокоррекции дрейфа нуля подключен к управляющему входу второго ключа, а выход сигнала установки начальных условий - к входу сброса первого интегратора, выход источника стабильного напряжения через последовательно соединенные первый ключ, первый интегратор, второй ключ и первый преобразователь напряжение-ток подключен к токовому выходу степенного преобразователя, выход второго ключа через первый запоминающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены два однополупериодных выпрямителя, третий и четвертый ключи, второй и третий запоминающие конденсаторы, два буферных усилителя, элемент НЕ, второй

интегратор, дифференциальный усилитель, генератор переменного тока, подключенный выходом к электрическому входу питания первичной обмотки трансформаторного преобразователя перемещения, и сумматор, подключенный выходом к информационному входу второго интегратора, соединенного выходом с входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования, времяимпульсный выход которого подключен через элемент НЕ к входу сброса второго интегратора, а информационный вход соединен с выходом дифференциального усилителя, первый и второй входы которого

подключены к первому и второму входам сумматора, подключенным к выходам соответственно первого и второго буферных усилителей, первый и второй выходы трансформаторного преобразователя перемещений, механический вход которого является информационным входом степенного преобразователя, подключены через первый и второй однополупериодные выпрямители к информационным входам соответственно третьего и четвертого ключей, управляющими входами подключенных к выходу сигнала автокоррекции дрейфа нуля аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования, а выходами

соединенных с входами соответственно первого и второго буферных усилителей, соединенных через второй и третий запоминающие конденсаторы соответственно с шиной нулевого потенциала.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях разности давлений - дифференциальных манометрах. Цель изобретения - расширение области применения. Степенной преобразователь содержит генератор 1 переменного тока, трансформаторный преобразователь 2 перемещений, однополупе- риодные выпрямители 3, 4, ключи 5-8, запоминающие конденсаторы 9-11, буферные усилители 12, 13, сумматор 14, дифференциальный усилитель 15, интеграторы 16, 17 со сбросом, аналого-цифровой преобразователь 18 двухтактного интегрирования, источник 19 стабильного напряжения, элемент НЕ 20, преобразователь 21 напряжение - ток. Устройство позволяет снизить влияние нестабильности генератора 1 переменного тока на точность преобразования. 1 ил. Ё b//.f о ю