УСТРОЙСТВО для КОРРЕКЦИИ ИЕЛИНЕЙНОСТИ ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ Советский патент 1969 года по МПК H03L7/14 

В авиационнор, ракетной, судостроительной н приборостроительной отрасля.х известны устройства для коррекции нелинейности частотных .измерительных датчиков, содержащие кварцевый генератор с подключенным к не.му делителем на триггерах и счетчик.

Однако эти устройства применили в ограниченном круге частотных датчиков и недостаточно точны.

В предложенном устройстве эти недостатки устранены за счет того, что в нем применен дешифратор, соединенный через логические элементы «И, подключенные к выходам триггеров делителя, е логическими элементами «ИЛИ, формирующими выходные сигналы.

На фиг. 1 дана упрощенная блок-схема онисываемого устройства; на фиг. 2 - зависимость переменной во времени чаетоты, используемой для линеаризации рабочей характеристики датчика; на фиг. 3 - логическая схема делителя; на фиг. 4 - диаграмма получения фиксированных частот на участке линейного аппроксимации; на фиг. 5 - полная логическая схема описываемого устройства; на фиг. 6 - временные диаграммы.

Устройство содержит частотный измерительный датчик / с нелинейной рабочей характеристикой; делитель частоты 2 датчика 1; схему управления 3; делитель частоты 4 кварцевого генератора 5 (в устройстве применен генератор с изменяющейся во времени частотой следования импульсов при измерении периодов частоты нелинейного датчика); выходной счетчик б; схе.му «П 7; триггер 8 делителя частоты 4; ключи 9; схему «ИЛИ 10; схему 11 формирования импульсов запуска; схему 12 клапанирования импульсов частотного датчика /; триггер управления 13; схему «П 14; ключи 15; дещифратор /5; триггер управления 17; схему 18 записи начального уровня; цифропечатающес устройство 19 и наборное поле 20.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика / (см. фиг. 1) поступает на вход делителя 2 частоты датчика, выпОиТненного на триггерах.

С делителя 2 выдаютея вре.менные интервалы, величина которых нелинейно зависит от величины измеряемого датчиком / параметра Р. Импульсы с делителя 2 поступают в схему , управляющую работой схемы «П 7, на вход которой .поступают импульсы с переменной во времени частотой следования, формирующиеся в делителе 4 с переменным во коэффициентом деления из импульсов генератора 5. С выхода схемы «II 7 на вход счетчика 6 иоетупают импульсы, частота следования которых меняется по закону, обеспечивающему линейное изменение цифровой информации в счетчике 6 в зависимости от величины измеряемого параметра Р. Схема «И 7 служит для клапанирования импульсов, поступающих с переменной часто той следования в счетчик 6. Моменты открытия и закрытия схемы «PI 7 определяются схемой 3 управления. Устройство позволяет линеаризировать рабочие характеристики датчиков, и имеющие любую функциональную зависимость от величины измеряемото параметра. Рассмотрим линеаризацию рабочей характеристики вида f FO (Я ; где F -частота датчика; F- - частота датчика при Р 0; Р -величина измеряемого параметра; К - коэффициеит, зависящий от конструкции датчика. Для линеаризации приведенной характеристики датчика частота на выходе делителя 4 должна меняться по закону /(0-foгде :(Г„-Гр); 1 Т.; т - ° f п - коэффициент деления делителя 2. Задача получения с высокой степенью точности непрерывной функциональной зависимости /(/) (см. фиг. 2) технически сложна, ноэтощ на выходе делителя 4 вместо непрерывной функции l(t) вырабатывается стуиенчатая (дискретная) функция Fz(t), принимающая фиксированные з качения частоты в определенные интервалы времени (1, 2, ..., 16). Фиг. 3 и 4 поясняют работу делителя, причем для упрощения делитель на фиг. 3 показан семиразрядным. Импульсы с генератора 5 поступают на цепочку триггеров 8, соединенных по ечетной схеме. С выходов триггеров 8, противоположных счетным, импульсы поступают через схемы «И 9 в схему «ИЛИ 10. На фиг. 4 в верхней части представлены разнесенные во времени равномерные последовательности импульсов с выходов триггеров, противоположных счетным. На выходе схемы «РТЛИ 10 имеется последовательность импульсов, представляющая собой сумму исход,., / ных равномерных последовательностей IP, f-f 2р-, Зр--,..., прощедших через ключи. В нижней части фиг. 4 графически изобра- 55 жена ломанными линиями а, Ь, с информация на счетчике 6 в случае поступления на его 10 при вход импульсов со схемы «РШР 1000000; управляющих сигналах 1111111; 0101101 и 0011011, характеризующих состояние ключей 9. Число импульсов, поступающих с генератора 5, обозначено через V, а число импульсов на выходе схемы «ИЛРЬ 10 обозначено через N.,. Следует отметить, что при управляющем сигнале 1111111 N.. 60 Выходная иоследовательиссть импульсов со схемы «ИЛИ 10 получается неравномерной. -Аналитически ма.ксимальная ошибка неравномерности определяется с точностью до третьего знака выражением Л Зм-f / ПШХ .,„ KBI где т - число триггеров 8 в делителе 4, участвующих в формировании частот; Гкв -период исходной равномерной последовательности генератора 5. Иа фиг. 5 приведена полная логическая схема линеаризации рабочих характеристик частотных датчиков, временные диаграммы которой представлены на фиг. 6, где основные командные импульсы А, Б, В условно изобрал ены на одной оси фиг. 6,а. Имиульс пуска (ем. фиг. 5) поступает на схему // формирования и через нее импульс А (см. фиг. 6,а) приводит все элементы в исходное состояние и открывает схему 12 датчика /. Иервый имиульс Б с датчика /, прощедщий схему 12, опрокидывает триггер 13 и открывает тем самым схему «И 14. На семнадцатиразрядную депочку триггеров 8 начинают поступать импульсы с генераВ цепочку триггеров 8 предварительно записано при помощи ключей 15 такое число, которое обеспечивает переполнение ечетчика на триггерах 8 через время 1 пТ после импульса Б. Первые 10 разрядов цепочки триггеров 8 являются разрядами счетчика делителя. Сигналы с этих разрядов через ключиР поетупают на схему «ИЛИ 10. С одиннадцатого, двенадцатого, гринадцатого и четырнадцатого разрядов цепочки триггеров 5 сигналы иоступают на управление дещифратором 16, который разбивает интервал времени т,, (см. фиг. 6,6) на 16 равных участков и при помощи наборного поля 20, представляющего совокупность схем «ИЛР1 и схем «И 9, обеспечивает прохождение комбинаций импульсов с первых 10 разрядов цепочки триггеров 8 на схему «ИЛИ (образуя на каждом из 16 интервалов требуемые для линеаризации частоты (см. фиг. 6,г). Частоты, выдаваемь1е схемой «ИЛИ 10 в течение времени до момента пТр, не являются рабочими и на фиг. 6,г не показаны. Через время t nTp. от момента возникновевия импульса Б на вы.ходе делителя 2 появляется импульс 5, который опрокидывает управляющий триггер У7 (см. фиг. 6,е) и открывает схему «PL 7, с выхода которой на вход счетчика 6 поступают импульсы с переменной частотой следования, меняющейся по закону, набираемому дещифратором 16 и наборным полем 20 и обеспечивающему линеаризацию рабочей характеристики датчика 1. С выхода схемы «И 7 импульсы (см. с помощью схемы 18 может быть записано постоянное начальное число. Информация счетчика 6 регистрируется цифропечатающим устройством 19. С семнадцатого |разряда цепочки триггеров 8 импульс переполнения поступает насхе:Му // после чего цикл работы устройства повторяется. Предложенное устройство позволяет линеаризировать с высокой степенью точности любую функциональную зависимость частоты сигнала измерительного датчика от величины измеряемого параметра. Устройство относится к устройствам линеаризации «по периоду, однако может быть применено и при линеаризации «по частоте. Предмет изобретения Устройство для коррекции нелинейности частотны.х датчиков, содержащее кварцевый генератор с подключенным к нему делителем на триггерах и счетчик, включенный на .чыходе делителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коррекции и упрощения конструкции устройства, в нем применен дешифратор, соединенный через логические элементы «И, подключенные к выходам триггеров делителя, с логическими элементами «ИЛИ, формирующими выходные сигналы.

.f

гЮ

f2ft)

111 1 11 (111111 1111111111 1111 11 м /Р I 11J111 i 111111111 I 1111111 j 11 н 111 111 1112р л i л I

2

зо

20 Ю

6p 7p