Телеметрический преобразовательчАСТОТА-НАпРяжЕНиЕ Советский патент 1981 года по МПК H03K13/00 

1

Изобретение относится к импульсной технике и используется для преобразования информации импульсных Датчиков в аналоговый сигнал.

Известен телеметрический преобразователь частота - напряжение, включающий в себя формирователь длительности, нормализатор амплитуды, интегратор, при этом входная частота с помощью формирователя длительности преобразовывается в последовательность импульсов нормируемой длительности. В дальнейшем импульсы нормализуются по амплитуде и заряжают интегратор, причем каждый импульс приносит постоянное количество электричества. Напряжение на интегрирующем конденсаторе оказывается пропорциональным количеству входных импульсов в единицу времени JYJ .

Недостатком данных преобразователей частота - напряжение является значительная погрешность их выходных характеристик из-за ухода параметров электрорадиоизделий в процессе их старения и под воздействием внешних дестабилизирующих факторов, а также его значительная погрешность на начальном участке работы вследствие переходных процессов, обусловленных постоянной времени интегратора.

Цель изобретения - повышение точности телеметрического преобразователя частота - напряжение за счет снижения погрешностей от изменения параметров электрорадиоизделий вследствие старения и под воздействием внешних дестабилизирующих факторов.

0

Поставленная цель достигается тем, что в телеметрический преобразователь частота - напряжение, содержащий последовательно соединенные нормализаторы длительности и ампли5туды импульсов, интегратор, выходной смеситель, входную н выходную шины, введены генераторы верхней и нижней ксшибровочных частот, генератор тактовой частоты, формировате/1ь

0 отключения калибровки, формирователь начала работы, элемент ЗИ, элемент 4 И, элемент 2 ИЛИ, элемент 3 ИЛИ, причем выходы генераторов верхней и нижней калибровочных частот соответ5ственно соединены с первым входом элемента 3 И и четвертым входом элемента 4 И, инверсный выход генератора тактовой частоты соединен со вторым входом элемента 4 и, а прямой 0со вторым входом элемента 2 ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом элемента 3 И, третьи входы элементов 3 И и 4 И соединены с инверсным выходом формирователя отключения калибровки, прямой выход которого соединен с входом формирователя начала работы, выход которого соединен со вторым входом выходного смесителя, а вход подключен к шине входного сигнала, которая также соединена с третьим входом элемента 3 ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходс1ми элементов 2 И и 3 И, а выход - со входом нормализатора длительности.

Кром того, для повышения точности за счет исключения погрешности от переходных процессов, введены ре.ле времени и триггер управления, причем вход реле времени соединен с прямым выходом генератора тактово частоты, прямой выход реле времени связан с S-входом триггера управле ния, а инверсный выход реле времени соединен с R-входом триггера и упраления прямым выходом формирователя отключения калибровки, прямой выход триггера управления соединен с первым входом элемента 2 ИЛИ, а инверсный - с первым входом элемента 4 И. Кроме того, для получения информации о значениях верхней и нижней Кс1либровочных частот, выходы генераторов калибровочных частот соединены с раздельными входами генератора тактовой частоты.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя, на фиг. 2 даны эпюры выходного напряжения преобразователя .

Телеметрический преобразователь -.астота - напряжение состоит из последовательно соединенных нормализатора 1 длительности, предназначенного для преобразования входного сигнала в импульсы стандартной длительности, нормализатора 2 амплитуды, предназначенного для стабилизации по амплитуде импульсов нормализатора 1 длительности, интегратора 3, служшцего для преобразования сфомированных импульсов в постоянное напряжение, пропорциональное числу входных импульсов в единицу времени и выходного смесителя 4, предназначенного для передачи на выходную шину 5 сигнала с интегратора 3 и формирователя 6 начала работы, шины 7 входного сигнала,, формирователя 8 отключения кгшибровйи, г-евераторов 9 и 10 калибровочных частот, генератора 11 тактовой частоты, элемент 3 И 12, элемент 4 И 13, элемен 2 ИЛИ 14, элемент 3 ИЛИ 15, триггер 16 управления и реле 17 времени.

Работа преобразователя происходи след}нощим образом.

После подачи питания на вход реле 17 времени начинают поступать

импульсы с генератора 11. тактовой частоты. Триггер 16 управления по входу R устанавливается в исходное состояние. С инверсного выхода триггера 16 управления подается разреf тающее напряжение на первый элемента 4 И 13. Формирователь 8 отключения калибровки находится в исходном состоянии, при котором разрешающее напряжение с его инверсного выхода посQ тупает на третьи входы элементов 3 И 12, .4 И 13. Генераторы 9 и 10 выдают калибровочные частоты на первый и второй входы тактового, генератора 11, который начинает формировать времен- ной интервал Т подачи частоты f генератора 9 на вход измерительного тракта.

По длительности импульса калибровки Т|, зафиксированного телесистемой, при постоянном коэффициенте 0 стабилизации производится ангшиз

ухода частоты f в процессе эксплуатации . При формировании генератором 11 длительности Т, разрешающее напряжение с его прямого выхода через 5 второй вход элемента 2 ИЛИ 14 подается на второй вход элемента 3 И 12, :ерез первый вход которого проходит частота f генератора 9 на первый вход элемента 3 ИЛИ 15, а с нее на (j вход нормализатора 1 длительности измерительного тракта. Нормализатор 1 длительности преобразовывает частоту f в импульсы стандартной длительности, которые ограничиваются по амплитуде нормализатором 2 амплитуды , преобразовываются в постоянное напряжение интегратором 3 и через первый вход смесителя 4 поступают через выходную шину 5 на регистратор (на фиг. 1 не показан) в виде 0 напряжения Uj f(f|) на.время Т|. После окончания формирования интервала T генератор 11 начинает формировать временной интервал Tg подачи частоты fg генератора 10 на вход 5 измерительного тракта.

По длительности импульса калибровки Т, зафиксированного телесистемой, при постоянном коэффициенте стабилизации можно производить ана0 ЛИЗ ухода частоты fg процессе эксплуатации.

При формировании тактовым генератором 11 длительности Т разрешающее

f напряжение с его инверсного выхода (разрешающее напряжение на прямом выходе отсутствует) поступает на второй элемент 4 И 13, через четвертый вход которого проходит частота fg генератора 10 на второй вход элемента 3 ИЛИ 15, а с нее на вход нормализатора 1 длительности измерительного тракта. Нормализатор 1 длительности преобразовывает частоту в им«пульсы стандартной длительности, которые ограничиваются по амплитуд

нормализатором 2 амплитуды, преобразовываются в постоянное на.пряжение интегратором 3 и через первый вход смесителя 4 поступают через выходну шину 5 на регистратор в виде напряжения 1/2 (2 время Tg. После окончания формирования генератором 11 интервала Т генератор 11 вновь формирует, интервал Т и т.д.После срабатывания реле 17 времени через время Т tg t (момент времени tj) последнее опрокидывает триггер 16 управления, который по инверсному выходу запрещает прохождение частоты f2 через элемент 4 И 13 и разрешает по прямому выходу через элемент 2 ИЛИ 14 постоянное прохождение частоты f генератора 9 в измерительный тракт, удерживая выходное напряжение на уровне U f(f) до прихода рабочего сигнала, С приходом рабочего сигнала в момент времени t3 формирователь 8 отключения калибровки запрещает по инверсному выходу прохождения частот калибровки f J и f2 через первый вход элемента 3 И 12 и через четвертый вход элемента 4 И 13 на все время действия на входе преобразователя рабочего сигнсша.Сигнал с прямЬго выхода формирователя 8 отключения калибровки возвращает триггер 16 управления в исходное состояние и запускает формирователь б начала работы, который через второй вход смесителя 4 и выходную шину 5 вьщает в регистратор импульс длительностью t и амплитудой U з. соответствующий началу поступления на вход преобразователя рабочего сигнала. Входной сигнал с шины 7 через третий вход элемента 3 ИЛИ 15 поступает на вход измерительного тракта.

Измерительный тракт формирует на выходе напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, т,е,

IJewjt. ° f (fex.)

При этом время переходного процесса определяется разницей частот л и, поскольку f соответствует началу измеряемого диапазона, то время переходного процесса и ошибка, вызываемая им, сводяау;я к минимуму (при fgx. f переходной процесс практически отсутствует).

Измерение напряисения входного сигнала производится в пределах диапазона, определяемого напряжениями ксшибровки Uj| и и 2/ соответствующими калибровочным частотам f|H f5, откуда по текущему значению вых. можно перейти к значению fgx,- Поскольку в формировании и и и 2 участвовали электрорадиоизделия измерительного тракта, погрешности от ухода их паргилетров и от ухода момента начала калибровки исключаются при преобразовании вход- кого сигнала. Ангшогично корректируются на основании зафиксированных длительностей Т и Т и значения калибровочных частот f- и f2, т,е.

i х U2-U, После окончания рабочего сигнала .(момент времени t) отключается формирователь 8 исключения калибровки, Сигнал с его инверсного выхода разрешает прохождение частот f и f у

0 через первый вход элемента 3 И 12 и четвертый вход элемента 4 И 13. Сигнал с инверсного выхода триггера 16 управления поступает на первый вход элемента 4 И 13. Калибровочные

5 частоты по сигналу с генератора 11 тактовой частоты вновь начинают на время Т и Т2 поступать в измерительный тракт, осуществляя его калибровку напряжениями U;f и U. Повтор0ная калибровка выявляет уход параметров электрорадиоизделий, позволяет провести соответствующую экстраполяционную корректировку выходного сигнала преобразователя в процессе его

5 работы.

Благодаря введению в преобразователь цепи калибровк.и осуществляется проверка измерительного тракта до начала и после окончания работы двумя частотами, которая позволяет

0 исключать погрешность выходной характеристики преобразователя, вызываемую уходом параметров электрорадиоизделий вследствие старения и

с под воздействием дестабилизирующих факторов и приводит к уменьшению погрешности за счет переходного процесса на начальном участке характеристики.

40

Формула изобретения

1, Телеметрический преобразователь частота-- напряжение, содержащий последовательно соединенные нормализаторы длительности И-с1МПЛИТУДЫ

импульсов, интегратор, выходной сме ситель, входную и выходную шины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет снижения погрешностей от изменения параметров электрорадиоизделий вслед ствие старения и под воздействием внешних дестабилизирующих факторов.

в него введены генераторы верхней

и нижней калибровочных частот, генератор тактовой частоты, формирователь отключения калибровки, формирователь начала работы, элемент 3 И, элемент 4 И, элемент 2 ИЛИ, элемент

3 ИЛИ, причем выходы генераторов

верхней и нижней калибровочных частот соответственно соединены с первым входом элемента 3 И и четвертым входом элемента 4 И инверсный выход

генератора тактовой частоты соединен-со вторым входом элемента 4 И, а прямой - со вторым входом элемента 2 ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом элемента 3 И, третьи входы элементов 3 И и 4 И соединены с инверсным выходом формирователя отключения калибровки,прямой выход котррого соединен с входом формирователя начала работы, выход которого соединен со вторым входом выходного смесителя, а вход подключен к шине входного сигнала, которая соединена с третьим входом элемента 3 ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами элементов 2 И и 3 И, а выход - со входом нормалиэатора длительности.

2. Преобразователь по п, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения погрешности от переходных процессов, в него введены реле времени и триггер управления, причем вход реле времени.соединен с прямым выходом генератора тактовой частоть, прямой выход реле времени соединен с S-входом триггера управления, а инверсный выход реле времени соединен с R-входом триггера управления и прямым выходом формирователя отключения калибровки, прямой выход триггера управления соединен с первым входом элемента 2 ИЛИ, а инверсный - с первым входом элемента 4 И. 3. Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что, с целью получения информации о значениях верхней и нижней калибровочных частот, выходы генераторов калибровочных частот соединены с раздельными входами генератора тактовой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Горн Л.С., Хазанов Б.И. Транзисторы в рсщиометрической аппаратуре. М., 1961, с. 124-130 (прототип) .