Функциональный кодирующий преобразователь Советский патент 1975 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для функционального кодирования напряжения и линеаризации характеристик промышленных датчиков.

Известны функциональные кодирующие преобразователи, содержащие восемь ключей, три интегратора, три детектора нуля, блок управления, источник опорного напряжения, генератор опорной частоты, счетчик и схему «ИЛИ, причем преобразуемые величины подаются на входы первого и третьего ключей, первый выход источника опорного напряжения соединен с входами второго и четвертого ключей, второй выход - с входом пятого ключа, а третий - с входом шестого. Выходы первого и второго ключей через первый интегратор и первый детектор нуля соединены с первым входом блока управления, выходы третьего и четвертого ключей - через второй интегратор и второй детектор нуля с вторым входом блока управления, выходы пятого и шестого ключей - через третий детектор нуля и третий интегратор - с третьим входом блока управления. Выход генератора опорной частоты через седьмой ключ и счетчик соединен с четвертым входом блока управления, выход которого соединен с вторыми входами детекторов нуля и ключей.

Недостатками известных устройств являются ограниченные функциональные возможности и низкая точность преобразования.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены девятый ключ, реверсивный счетчик и функциональный измерительный частотный преобразователь. Вход этого преобразователя соединен с выходом третьего интегратора, а его выход через девятый ключ, схему «ИЛИ, второй вход которой через восьмой ключ соединен с выходом генератора опорной частоты, и реверсивный счетчик соединен с четвертым входом блока управления.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фит. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия.

Функциональный кодирующий преобразователь содержит ключи 1 и 2, соединяющие вход устройства с интеграторами 3 и 4, к которым через ключи 5 и 6 подключен управляемый источник опорного напряжения 7. Выходы интеграторов 3 и 4 через детекторы нуля 8 и 9 соединены с входом блока управления 10, к другому входу которого подключен детектор нуля 11. Выход блока управления подключен к управляющи.м входам ключей 1, 2, 5, 6,

12-16 и ко вторым входам детекторов нуля 8, 9 и М. Выходы управляемого источника опорного напряжения 7 через ключи 15 и 16 и интегратор 17 соединены с входом функционального измерительного частотного преобразователя 18, выход которого через ключ 14 подключен к одному входу схемы «ИЛИ 19. Другой вход схемы «ИЛИ 19 через ключ 13 соединен с генератором 20 опорной частоты, к которому через ключ 12 и счетчик 21 подключен блок управления 10. Выход схемы «ИЛИ 19 через реверсивный счетчик 22 соединен с блоком управления 10.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент блок управления 10 вырабатывает импульс, который открывает ключи 1 и 42. На вход интегратора 3 поступает входное напряжение X, а на счетчик 21 - частота fo (от генератора опорной частоты 20 через ключ 12). Иа выходе интеграторов 4 и 17 поддерживается нулевое напряжение. В течение времени Го - (где п - ем/0

кость счетчика 21) интегратор 3 интегрирует напряжение X. Как только счетчик 21 заполняется, блок управления 10 выдает команду на закрытие ключей 1 и 12 и открытие ключей 2, 5, 14 и 15. При этом на вход интегратора 4 поступает напряжение X, иа вход интегратора 3 - напряжение Xoi и на вход интегратора 17 - напряжение Xoi. Напряжения , Хо2, ..., Хоп, Xoi, Xdz, Xoz вырабатываются управляемым источником опорного напряжения 7. На выходе интегратора 17 напряжение изменяется по закону:

У -

(1) -

где Т- постоянная времени интегратора 17, t - время интегрирования. Выходное напряжение интегратора 17 подается на вход функционального измерительного частотного преобразователя 18, который имеет

характеристику . Учитывая (1),

RMX

МОЖНО записать

f,

(2)

x,t

T. e. выходная частота функционального измерительного частотного преобразователя 18 обратно пропорциональна времени t.

Импульсы с выхода измерительного частотного функционального преобразователя 18 подаются через ключ 14 и схему «ИЛИ 19 на «+ реверсивного счетчика 22. Напряжение Aoi начинает разряжать интегратор 3. Одновременно напряжение X интегрируется интегратором 4 до тех пор, пока детектор нуля 8 не зафиксирует нулевое напряжение на выходе интегратора 3, после чего блок управления 10 включает ключи 1 и 6, детектор нуля 9 и выключает ключи 2 и 5 и детектор нуля 8. Интегратор 3 подключается к входному напряжению Xi, а на интегратор 4 подается напряжение Xoz от управления источника опорного напряжения 7. При достижении нуля выходным напряжением интегратора 4 срабатывает детектор нуля 9, и блок управления 10

вновь включает ключи 2 и 5 и детектор нуля 8

и выключает ключи 1 и 6 и детектор нуля 9.

Схема работает циклически заданное д-число циклов, определяемое блоком управления

10 для заданной степени полинома.

В течение указанных п циклов реверсивный счетчик 22 непрерывно считает импульсы, поступающие с функционального измерительного частотного преобразователя 18. В конце я

циклов блок управления 10 прекращает поступление импульсов, закрывая ключ 14. Время Тх с момента установки реверсивного счетчика 22 на нуль до момента окончания п циклов равно:

Г,, + Г,, + Т,, + ... + 7,

V Т

(3)

2, ч 1

Так как

Т,

Т..., Х-, Т,,----Х

а

М (

т -

-Vif, V VV

ТО ЧИСЛО, записанное в реверсивном счетчике 22 с учетом (2), равно

г,.- l,(t)t f d/r.

/Лп I t

()-/С- X

X,

Л-п

X

(4)

Если выполнить условие и

uk,

ft

1п

S

T, .

X

, XQ

k-A

InVa.

(5)

0

Т. е. число, записанное в счетчике 22, пропорционально логарифму полинома от входной величины X.

После окончания первого такта работы, на вход преобразователя подается сигнал, пропорциональный второму сомножителю или делителю. Работа преобразователя при этом аналогична вышеописанной.

В результате п тактов работы кодирующего преобразователя в реверсивном счетчике записывается число

TVs : In Z : In + In 2 У + ... +

+ In cpl/p In 2 d,W - ... - In2 e,nF.

;;-.0s 0m 0

Для выполнения операции антилогарифмирования по команде от блока управления 10 открываются ключи 14 и 15, напряжение - Хо от источника 7 подается на вход интегратора 17. Выходное напряжение интегратора 17 поступает на вход функционального измерительного частотного преобразователя 18, выходные импульсы которого через схему «ИЛИ 19 подаются на (+) или (-) реверсивного счетчика 2Q в зависимости от знака нолученного логарифма и списывают число NZ- Выходная частота функционального измерительного частотного преобразователя 18, как и при логарифмировании, изменяется согласно уравнению (2). Количество импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика 22, определится из уравнения

Л.

J-/(Odr ln/ -ln/H.

При 4 1

N,nt,.(8)

При переходе реверсивного счетчика 22 через нуль блок управления 10 выдает команду, но которой ключи 14 и 15 закрываются, включаются ключ 16 и детектор нуля 11. В этот момент , т. е.

ln/ lnZ.(9)

и, следовательно , т. е. напряжение на выходе интегратора 17 в этот момент равно

/ - / Z.

Теперь на вход интегратора 17 от источника опорного напряжения 7 подается напряжение противоположной полярности . и на его выходе напряжение уменьшается. При этом от генератора 20 через ключ 13 и схему 19 на счетчик 22 поступают импульсы с частотой /0. Как только напряжение на выходе интегратора 17 достигает нулевого уровня, срабатывает детектор нуля 11 и через блок управления 10 закрывает ключ 13.

В реверсивном счетчике записывается число ,Z.(10)

Таким образом, устройство позволяет выполнять операции логарифмирования, потенцирования, умножения и деления степенных полиномов типа

k lp Q

a,Xy.b.Y...

.v

(П)

у

ni

d,W... y,l,,F

без существенного увеличения аппаратуры.

Предмет изобретения

Функциональный кодирующий преобразователь, содержащий восемь ключей, три интегратора, три детектора нуля, блок управления, источник опорного напряжения, генератор опорной частоты, счетчик и схему «ИЛИ, причем преобразуемые величины подаются на

входы первого и третьего ключей, первый выход источника опорного напряжения соединен с входами второго и четвертого ключей, второй выход - с входом пятого ключа, а третий - с входом шестого, выходы первого и

второго ключей через первый интегратор и первый детектор нуля соединены с первым входом блока управления, выходы третьего и четвертого ключей - через второй интегратор и второй детектор нуля со вторым входом блока управления, выходы пятого и шестого ключей - через третий интегратор и третий детектор нуля с третьим входом блока управления, выход генератора опорной частоты через седьмой ключ и счетчик соединен с четвертым

входом блока управления, выход которого соединен с вторыми входами детекторов нуля и ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него дополнительно введены девятый ключ, реверсивный счетчик и функциональный измерительный частотный преобразователь, причем вход функционального измерительного частотного преобразователя соединен с выходом третьего интегратора, а его выход через девятый ключ, схему «ИЛИ, второй вход которой через восьмой ключ соединен с выходом генератора опорной частоты, и реверсивный счетчик соединен с четвертым входом блока управления.

X(Y,Y..Fl

ЛогарифмироКание П отенциро анив