УСТРОЙСТВО для ДИСКРЕТИЗАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ Советский патент 1973 года по МПК G08C13/00 

1

Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть применено в телеметрии и при точной магнитной записи механических и тепловых величин для временного уплотнения измеряемых сигналов.

Известны устройства для дискретизации измерительных сигналов, содержащие в каждом канале параметрические датчики и резисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, интеграторы, формирователи, ключи и генератор импульсов.

Однако известные устройства применимы только для процессов, ограниченных по частоте, причем верхняя частота изменения входного воздействия должна быть по меньщей мере в два раза ниже значения несущей частоты f( (согласно теореме Котельникова). Однако измеряемые процессы зачастую занимают более широкую полосу частот, значительно превышающую границу 0,5 fo.

При наличии высокочастотной помехи ,5 /о во входном воздействии периодическая выборка непосредственно входной функции приводит к образованию низкочастотной паразитной модуляции выходных импульсов, что эквивалентно присутствию входного ложного воздействия низкой, в частности нулевой, частоты.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что вход мостовой схемы соединен через формирователь с генератором импульсов, а выход через интегратор, параллельно которому включены резистор и ключ, и другой ключ, соединенный с генератором, подключен к выходной клемме устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дискретизации измерительных сигналов, на фиг. 2 - блок-схема управляющего автогенератора.

Устройство дискретизации содержит два канала 1 преобразования физической величины и общие для них выходные клеммы 2, зашунтированные нагрузочным сопротивлением 3, и генератор 4 управляющих импульсов с постоянным периодом следования То, имеющий

две секции выходных зажимов 5i-7i и 52-7. Первый канал преобразования содержит последовательно включенные звенья: мостовую или потенциометрическую схему 5i с параметрическим датчиком 9i, усиливающий интегратор 10, накопительный конденсатор lli которого защунтирован разрядным ключом 12i, и последовательный ключ . Управляющие входы ключей 12{ и 13i присоединены к выходам генератора 4. Питающая цепь мостовой или потенциометрической схемы Si присоединена к генератору 4 через формирователь /4) однополярного треугольного импульса с выходным зажимом /5|.

Второй канал преобразования вынолнен идентично и содержит одноименные звенья с индексом 2Управляющие и питаюп1не датчики имнульсы напряження (тока) па выходах 5i-7, 15i относительно импульсов на выходах 52-/г, ISz смепдепы по времени па половипу периода 7о.

Ключи }2i, 12z и 13, /,2 основное время ра30iMKHyTbi и замыкаются лишь на короткий промел уток времени нри выработке генератором 4 импульса на соответствующем выходе.

Генератор управляющих импульсов может быть выполнен, нанример, по схеме, представленной на фиг. 2. Он содержит автогенератор 16 с частотой 2/Го, триггер /7 и два ждущих блокинг-генератора /Si и /&, подключенных к противоположным нлечам триггера через дифференцирующие цепи /9i и W, соответственно. С приходом занзскающего импульса на блокинг-генератор его транзистор (лампа) отпирается и на выходе 5i (2) вырабатывается кратковременный импульс положительной полярности, после чего транзистор запирается и па выходе 6i (62) формируется кратковременный импульс-выброс, замыкающий разрядный ключ иитегратора.

В качестве формирователя Mi или }4z однополярных треугольных имнульсов можно использовать интегратор с принудительным разрядом его накопительного конденсатора в конце каждого перпода интегрирования двухнолярного прямоугольного импульса с выхода триггера 17. Треугольные имиульсы па выходах формирователя начинают нарастать в каждом цикле с нулевого значения со сдвигом во времени на половнну периода То на выходе 15i по отношению к выходу 152.

Датчики 9) и 9z расположены на измеряемом объекте в непосредственной близости один от другого, воснринимая практически одну и ту же физическую величину (т. е. величину в одной точке).

Устройство дискретизации работает следующим образом.

С моментом to поступления на датчики входного воздействия почти совпадает пачало формировапия треугольного импульса t/is , питающего мостовую схему 8i первого капала, на измерительной диагонали которой вырабатывается напряжение Us,, нарастающее приблизительно от нуля по линейному закону в течение 0,5 Го и спадающее во второй полупериод по линейному закону до нуля,

Это напряжение поступает на вход предварительно разряженного интегратора 16, , папряжение которого Uio,, непрерывно нарастает во времени. Блокинг-генератор 18 вырабатывает короткий импульс Ls, , замыкающий ключ /5). При этом интегрированный сигнал передается на выходные клеммы 2 и в нагрузку 3, т. е. производится кратковремеииая

ыборка иапряження интегратора. После размыкания данного ключа в :iioMeiiT /2 ключ 12t нтегратора 10, кратковременно замыкается, и накопительный конденсатор быстро разряается до пуля. После возврата интегратора в исходное положение начинается новый нернод нреобразовапия входной величины.

Одповре.менпо с рассмотренными процессами измеряемая величина преобразуется во

втором канале. Однако здесь треугольный имнульс, поступаюпий па питающую диагональ мостовой схемы Sz, и .моменты выборки нанряжения интегратора JO-i и возврата его в нулевое положение сдвннуты на половину пернода TO по отпощению к аналогичным процессам в первом канале. Поэтому в установивщемся режиме интервалы изменения папряжеиия питания люстовой схемы 2 и время непрерывного интегрнрования равны нериоду

TO, моменты же выработки вторым каналом выходных AM импульсов оказываются смещенными на половину периода.

Таки.м образом, вместо непосредственной выборки входной велнчипы, как в обычпых

устройствах дискретизации или как в обычпых АИ модуляторах, в предлагае.мом устройстве осуществляется предварительпая интегральная обработка сигнала при двухкратном периодическом усреднении измеряемой велнчины.

При ностоянном значении измеряемой величины PI амплитуда выходпого импульса U2, определяется следующим выражениями

.-С.Л; С, ..С,-.6,5,„,,,

MHil

гдеСч - коэффициент преобразования

далчика;

SMSKC - амплитуда треугольного имнульса на выходе формирователя;

Тпит - ностоянная вре.мени интегратора.

Практически нредлагаемое устройство может быть выполнено в нескольких вариантах. В частности, интеграторы могут быть построены по известной схеме на базе операционных усилителей постоящюго тока с конденсатором

в цени обратной связи. При этом одновре.менно с интегрировапие.м при соответствующем выборе Го и Тппт можно получить усиление снгнала. Возможно также вынолнение устройства с разделением функций усиления и интегрированпя нри примепепии самостоятельпых звеньев, в частностн дифференциального усилителя и пассивного интегратора. Схема включения датчиков может быть выполнена мостовой, полумостовой, дифференциальной и

потенцпометрической, причем входная измерительная схема может содержать от одного до четырех датчиков. Ключи в устройстве дискретизации могут быть вынолнены на интегральных прерывателях, бинолярпых или полевых трапзисторах.

Предлагаемое устройство обеспечивает эффективное подавление высокочастотных входных воздействий, период которых равен или меньше значения То; нрн этом фактическое значение частоты дискретизации составляет 2/Го. Таким образом, верхняя частота измеряемого процесса должна быть не ниже 1/То.

Предмет изобретения

Устройство для дискретизации измерительных сигналов, содержащее в каждом канале

параметрические датчики и резисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, интеграторы-формирователи, и генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, вход мостовой схемы соединен через формирователь с генератором импульсов, а выход через интегратор, параллельно которому включены резистор и ключ, и другой ключ, соединенный с генератором, подключен к выходной клемме устройства.

4,sfe,

fi

ipu: 7