Устройство для коррекции характерис-ТиК изМЕРиТЕльНыХ пРЕОбРАзОВАТЕлЕй Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 G06J3/00 

дом с шиной ввода выходног о сипГала измерительного преобразователя/ и генератор импульсов, выход которого по;цкл1очен к первому входу первого . элемента И, соединенного выходом со счетным входом первого счетчика, подключенного выходами к цифровым входам первого цифроаналогового пре образователя, дополнительно введены блок памяти, второй и третий элементы И, второй и третий счетчики второй и третий цифроаналоговые преоб зователи,ключ,группа контактов и вто рой компаратор, соединенный первым входом с выходом блока памяти и с вторым входом первого компаратора, втоЕЖМ входом - с выходом второго цифроаналогового преобразователя, . а тлходом - -с первыми входами второ го и- третьего элементов И и с входами управления реверсом второго и третьего счетчиков, причем второй элемент И подключен выходом к счетному входу второго счетчика, вторым входом - к выходу генератора импульсов и к второму входу третьего элемента И, а третьим входом - к второму входу первого - 1емента И и через первый paavsaKafosifiH контакт к нулевому выходу триггера, соедине ного единичным выходом с входом первого элемента задержки и с установочным входом первого счетчика, подключенного входом управления реверсом к выходу первйго компаратора и к третьему входу первого элемента И а соответствуквдим выходом - к входу ключа, соединенного выходом с единичным установочным входом тригг ера нулевой установочный вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, причем выход первого элемента задержки соединен с входом второго элемента задержки, третьим входом третьего элемента И, управляю щим входом блока памяти и подключен через первый замыкающий контакт к шине Пуск, а информационный вход блока памяти соединен через второй размыкающий контакт с шиной ввода сигнала измерительного преобразователя, и подключен через второй замыкающий контакт к шине ввода аналогового значения заданной реперной точки устройства, причем шина ввода колового значения заданной реперной точки устройства соединена через трё тий заивйкашщий контакт с установочтш входом второго счетчика, подключенного выходами к шине выхода кода результата и к цифровым входам вто рого цифроаналогового преобразоватет ля, аналоговый вход которого соединен с выходом третьего цифроаналогового преобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу первого цифроаналогового преобразователя и к выходной шине сигнала коррекции, а цифровыми входами - к выхода; третьего счетчика, соединенного счетным входом с выходом третьего элемента И. На фиг, 1 изобразкена блок-схема устройства для коррекции характеристик измерительных преобразователей/ на фиг. 2 -графики, поясняющие работу устройства. Устройство для коррекции характеристик содержит генератор 1 им- пульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента Hi 2, соединенного выходбм со счетным, входом первого счетчика 3, подключенного выходами к цифровым, входам.первого цифроаналогового преобразователя 4. Шина 5 ввода сигнала измерительного преобразователя соединена с первым входом первого компаратора б, второй вход которого подключен к выходу блока 7 памяти, и к первому входу второго компаратора 8. Компаратор 8 соединен вторым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя 9, а выходом - с первыми входами второго и третьего элементов И 10 и 11 и с входами управления реверсом второго и третьего счетчиков 12 и 13. Второй элемент И 10 подключен выходом к счетному входу второго счатчика 12, вторым входом -. к выходу генератора 1 импульсов, и к второму входу третьего третьего элемента И 11, а третьим входом - к второму входу первого элемента И 2 и через первый размыкающий контакт 14 .- к нулевому выходу триггера 15. Триггер 15 соединен единичным выходом с выходом первого элемента 16 задержки и с установочным входом первого счетчика 3, подключенного входом управления реверсом к выходу компаратора б и к третьему входу элемента И 2. Со ответствугощий выход счетчИКа 3 подключен через ключ 1 к еш1ничному входу триггера 15, нулевой установочный вход которого соединен с выходом второго элемента 18 задержки. Выход элемента 16задеряжи соединен с входом элемента 18 задержки, с третьим входом элемента И 11, с управляющим входом блока 7 памяти и подключен через первый замыкашшй контакт 19 к шине 20 .Шуск . Информационный вход блока 7 памяти соединен через второй раз- максшщщй контакт 1 с шиной 5 ввода сигнала измерительного преобразователя и тойкля 4ей через второй замыкающий . 22 к шине 23 ввода аналогового заачевия заданной реперН0Й точки уеф|мзйства. Шина 24 ввода , к щаэ&го значе иа заданной реперной точки устройства соединена через трехйй замыкающий контакт 25 с установочным входом счетчика 12, под- кяючениого выкодами к шине 26 вывода кода результата и к цифровым входам цнфроаналогового преобразователя 9. йкалоговый вход преобразователя 9.соединен с выходом третьего Щифроаналоговогр преобразователя 27 подключенного аналоговым входом к ВЫХОДУ цифроаналогового преобразоват ля 4 и к выходной шине 28. сигнала коррекции. Цифровые входы преобразователя 27 соединены с выходами сче чина 13, подлкюченного счетным входо к выходу элемента И 11.. Устройство для коррекции характеристик измерительных преобразователе (работает следующим образом. В первичный измерияельный преобразователь вводится специально формируемый сигнал коррекции Ц;, действие которого аналогично дозирован ному изменению (разбавлению) входно преобразуемой величины X до момента совпадения значений выходного сигнала, и измерительного преобразова теля и заданной исходной реперной точки {UPO , X РО (гдецрои Хр соответственно ан.алоговое и кодовое значение заданной реперной точки) .и -по степени К этого разбавления сшределяют исходное значение входно величины Х ХрдК. При этом для повышения точности при работе в режиме следящего пречрбразователя (разбав ление входной величины X в К раз, соответственно в К раз снижает реак цию преобразователя на малые приращения ±лХ) ограничивают на один-два порядка Диапазон изменения сигнала коррекции UK нижним и и верхним и граничными значениями относител но среднего значения Ui. и всякий раз при очередном i-ом достижении о ного из пределов U , тт вновь устанавливают Лреднее значение Оц сиг нала коррекцииj при этом берутся но вые координаты реперной точки {Хр Upi , где Хр,- - вычисленное устройством значение входной величины X в момент достижения сигналом коррекци одного из граничных, значений; Ур-i значение выходного сигнала измерительного преобразователя в момент воестановления среднего значения сигнала коррекции. Процесс дозирова ного изменения входной величины X может осуществляться различными пу тями - изменением расхода исследуемой газовой смеси, или смешением в определенном соотношении эталовиого газа с исследуемым, изменением вакала излучателей, искусственным изменением внешних условий, т.е. изменением тех параметров, которые считаются для данного первичного преобразователя не информативными, и которые, как правило, стабилизируются. Зависимости выходных характеристик от изменения неинформётивннх параметров в большинстве случаев сравнительно простые и достато но полно .изученные, поэтому определить взаимосвязь значений сигналов коррекции и вызываемые ими дозиро-. разбавление входной веванноеличины не представляет трудности. Компаратор 8, элемент И Ю, счетчик 12 и второй цифроаналоговый преобразователь 9 выполняют функции аналого-цифрового компенсирующего преобразования, предназначенного для окончательного .представления результата преобразования изменяемой физической величины в цифровой форме N, .путем устранения разбаланса выходных сигналов второго преобразователя 9 Ugx; и блока 7 памяти Up . Уравновешивание этих сигналов производится двумя способами. Первый - изменением . опорного сигнала, UBJ, поступающего на аналоговый вход вт орого преобразователя 9 с выхода третьего преобраз,ователя 27, при блокированных счетных входах счетчиков 3 и 12. Формированием этого изменяющегося опорного сигнала служат элемент И 11, счетчик 13 и преобразователь 27. Такой режим работы выполняется каждый раз после достижения кодом счетчика 3 одного из гр-аничных значений N, в результате чего в счетчик 3 записывается среднее значение N (. сигнала коррекции и подается разрешение на поступление импульсов в счетчик 13 до уравновешивания сигналов на входах компаратора 8. При втором способе уравк увешивание сигналов на компараторе 8 выполняется путем главного (следящего за изменением X-j) изменения выходного сигнала 1) 11, первого преобразователя при заблокированном счетчике 13. В этом Ьлучае узлы выполняют роль формирования Изменяющегося сигнала, а преобразователь 27 - роль передаточного звена для передачи этого сигнала на аналоговьЕй вход преобразователя 9. С помощью триггера 15, элементов 16 и 18, ключа 17 и контактов 14 осуществляется урлавлениё работой устройства. Для пояснения работы устройства |служат графики (фиг. 2), на которых Ьзображаны Ux f (х) - характеристика ;пврвйчиого измерительного преобразо1вафеля, (t), Ujc f (t) , Up. f (t) la (t) - изменения во времени t .соответственно физической величины X, выходното сигнала Uх измеритель1НОГО преобразователя, реперных зна|чений У 1 блока 7 памяти и сигнала корре С |Ш1 |}|( на выходе преобразователя. 4.. Рассмотрим подробнее работу устройстеа на конкретном числовом примёр©, когда х-0-1000физических единиц, MS, , Up{,120 MB, ffln-i-2047 MB const, LNr,, Т„-10- с, . U,t 0-2047 MB, Ug,0-2047 MB, N„,1023, -С ,2-10Ъ, где и оо, опорное напряжение на аналоговом входе преобразователя 4 гп т и максимальные ettKoatK счетчиков 4, 9 и 27 соответственно п- длительность пускового сигнала и д время задержки первого и второго элементов 16 и 18 задержки Пусть среднее U,Q , верхнее Оед и нижнее значения сигнала коррек1Ц1и и ц. соответственно равны MB) мв,ик, 922 м тогда коэффициент К преобразования (разбавления) изменяется в предел К fe-fe| d,9- 1,1. Также полагаем, что скорость изменения во времени физической величины много меньше скорости выполнения преобразований в устройстве, а ее изменение происходит в соответствии с графиком (фиг. 2). Работу устройства можно условйо разделить на два этапа - выключение устройства и Определение второго парамента х в момент включения, и работа устройства в следующем режиме. Первый этап заключается в том, ч к моменту запускам счетчиках 3 и 13 установлены коды Ng 1024, при этом опорные и выходные напряжения преобразователей 4, 9 и 27 равны и,1024 мв Ugj-512 MB. При включении .устройства срабатывает пусковая кнопка (не указанная на блок-схеме и на время t замыкаются замыкающие контакты 19, 22 и 25 и раз мыкаются размык юЕцие контакты 14 и .21, в результате чего на управляющи вход блока 7 памяти поступает сигна разрешения записи в блок памяти ана логового значения реперной точки MB с шины 23 через контакт 22, в счетчик 12 с шятл 24 через контакт 25 записыв:ается кодовое зна чение реперной точки Мрр 600, снимается блокировка с элементов И 11 для прохождеда1я импульсов на счетшлй вход счетчика 13, поступает сиг нал на элемеат 18 задержки .и через время ., 2-10 с (в течение которо контакты пусковой кнопки црё нее положение) с нулевого выхода триггера 15 контакты 14 подается разрешение на элеь1внты И 2 и 10 т..е. происходит разблокировка счетных входов I счетчиков 3 и 12. В соответствии со знаком разност (ро ъ etixoAe компфатора 8 формируется сигнал на включение с«хе чйков 12 и 13 в режим суммирования или вычитания В данном .случае (wu), т.е. выходное напряжение преобраэователя 9 больше выходного напряжения блока 7 памяти и счетчик-13 включается в режим вычитания, формируя на выходе преобразователя 27 сигнал, обеспечивакщий уравновешивание сигналов на компараторе 8 при неизменном значении кода N рд счетчика 12, вход которого заблокирован через элемент И 10. В момент урав.ковешивания сигналов на компараторе 8 выходное напряжение преобразователя 27 становится равным . . 8Г%| -- - Итак, к моменту окончания пускового сигнала компаратор 8 уравновешен, а после окончания пускового сигнала контакты пусковой кнопки принимают первоначальное положение. При этом информационный вход блока 7 памяти через контакт .21 подключится к шине 5 ввода входного сигнала Ux измерительного преобразователя, однако значение этого сигна.ла не записывается в блок 7 памяти из-за отсутствия разрешающего сигнала на управляющем входе блока 7Р В результате дисбаланса с 1гналов на входах компаратора 6, на его выходе появляется управляющий сигнал, включающий счетчик 3 в соответствую- щий режим работы, изменяя сигнал коррекции .и на выходе преобразователя 4 в К раз до момента равенства напряжения и с шины 5 напряжению Upe с выхода блока 7 памяти. Так, если в момент включения устройства выходной сигнал измерительного преобразователя MB (фиг. 2) с учетом соотношения в момент )9 ,73, u;,Uv. 0,73 747 (MB). Изменейие .сигнала коррекции в ,73 раз вызывает соответствующее изменение выходного сигнала преобразователя 27 .К 204-0, (мв) и изменение выходного сигнала преобразователя 9 / uJj5,Uea. 0, (мв) Появившийся на входах компаратора 8 Небаланс устраняется изменением кода счетчика 12 (счетный вход которого разблокирован) и в момент равенства апряжений на входах компаратора 8 и на шине 26 вывода кода появляется код Мл , соответствующий значению входной физической величины X t S820(MS). .-Upo . При замыкании ключа 17, в случае, если значение кода счетчика 3 нахо-, дится вне диапазона N„-N 922-1126, что имеет в данном случае место, не .V единичный вход триггера 15 поступает сигнал, переводящий триггер 15 в единичное состояние. При этом сигнал с единичного выхода триггера 15 поступает на установочный вход счетчика 3, устанавливая его в первоначальное состояние N,((,1024, в результате чего 1024 мв; Ю-- 1,37, и выходной сигнги коррекции Ujt вызывает восстановление значения выходного сигнала DX. измерительного преобразователя до первоначального Uj 300 MB (за это время сама изменяе мая физическая величина X на успеет существенно изманитьс5|.) . Соответственно изменяются и сигналы UL 1, (MB), U4i Ug3-K 120 1, (MB). Через время t (после включения ключа 17), необходимое для окон чания переходного процесса в первич ном измерительном преобразователе, вызваного скачкообразным изменением сигнала коррекции 1), на вых.оде эле мента 16 задержки появляется сигнал разрешакнций запись в блок 7 памяти, установившегося выходного значения MB, т.е. новой реперной точки, и сигнал через элемент И 11 на записи счетчика 13. При блокированном счетно входе счетчика 12 происходит уравновешивание сигналов на компараторе 8 и при , ,300 MB имеем, .(«. Через время У на выходе элемент 18 задержки появляется сигнал, возвращающий триггер 15 в нулевое состояние, при этом счетные входы счет чиков 3 и 12 разблокируются и устройство коррекции подготовлено к работе в следующем режиме. Таким образом, в конце первого этапа определено значение величины X в момент включения устройства NX 820, установлено в блоке 7 памят новое значение реперной точки Up 300 MB и уравновешен компаратор 8 п установленном номинальном коэффициенте коррекции ,0. Второй этап начинается с измене ния физической величины X(t) в к раз, что вызывает дисбаланс сигнало на входах компаратора б. Этот дисба ланс устраняется изменением в К ра корректирующего сигнала и,, что вле чет появление рассогласования сигна лов на входах компаратора 8, которо в свою очередь, устраняется изменением в К раз кода счетчика 12. Всякий раз при достижении кода в счетчике 3 одного из граничньах значений Ы).ц или NH триггер 1$ переводится в единичное состояние, в результате чего в счетчике 3 и на выходе преобразователя 4 устанавливаются номиналвйые значения 1024, MB, на выходе измерительного преобразователя под действием скачкообразного изменения сигнала коррекции устанавливается новое значение (if , соответствующее определенному значению входной величины X, запись в блок 7 памяти нового установившегося значения и, U (т.е, нового значения реперной точки), изменение в ,9 или ,1 раз выходных сигналов преобразователей 9 и 27 при достижении -кода счетчика 3 граничных значений. Кроме того, происходит устранение возникающего рассогласования сигналов на входах компаратора 8 посредством изменения кода счетчика неизмененном значении кода-счетчика 12, перевод триггера 15 в- нулевое состояние и снятие через элементы И 2 и 10 блокировок со счетных входов счетчиков 3и 12, т.е. подготовка к снижению за дальнейшим изменением х. Таким образом, при работе устройства на начальном этапе вычисляется значение физической величины X с точностью, не зависящей от степени 4 разбавления, а все последующие изменения физической величины во всем диапазоне измерения определяются при незначительных вариациях (разбавлениях) сигнала коррекции, что почти не снижает чувствительности первичного из кpитeльнoгo преобразователя. Преимущественным предлагаемого устройства коррекции,является то, что на точность измерения преобразователя не влияет нелинейность измерительного преобразователя, более того, необходимая информация о виде характеристики определяется лишь данными об одной реперной точке. Это значительно снижает требования к первичным измерительным преобразователям и не требует большого количества эталонов для снятия характеристики и принятия специгшьных мер для ее линеаризации. Формула изобретения : Устройство для коррекции харакхе ристик .измерительных преобразователей,о Iсодержащее триггер, первый компара тор, соединенный первым входом с щинрй ввода выходного сигнала измерительного преобразователя, и генера тор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, соединенного выходом со счетным входом первого -счетчика, подключенного выходами к цифровым входам первого цифрЬаналогового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коррекции и упрощения настройки устройства, в него дополнительно введены блок памяти, второй и третий элементы И, второй и третий счетчики, второй и третий цифроаналоговые пре

образователи ключ, группа и второй .ко шаратор г соединенный первым входом с блока памяти и с вторым входом первого компаратора, вторым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя, а зшсодом - с первыми второг и хрзтьего элементов И и с входами убавления реверсом и треЧьвхчз счетчиков, причем второй элемент И подключен выходом к счетному входу второго счетчика, вто1зьш вхо йом к выходу генератора импульсов и к второчи входу гретьегчз элемента И, а третьим входом - к второму вкоду первого элемента И и черьз первый раэмшгающйй контакт - к нулевое выходу триггера,, соединенного единичним аыхйдом.с входом первого элемента задержки и с установочным входом первого счетчика, подключен ногр входом ухфавления реверсом к вшЕоду первого компаратора и к третьему входу первого элемента И, а соответствукшшм выходом - к входу киюча, соединенного выходом с единичным установочным входом триггера, нулевой установочный вход которого подключен к выходу второго элемента/ задержки, причем выход niSpBoro элемента задержки соединен с входом второго элемента задержки, третьим входом третьего элемента И, управ™ ляквдим входом блока паШЕТи и подключен через первый замыкакяций контакт к шине Пуск, а информационный вход блока памяти соединен через второй размыка1ощий контакт с шиной ввода сигнала измерительного преобразователя и подключен через второй замыкающий контакт tf шине ввода аналогового значения заданной реперной точки устройства, причем шина ввода кодового значения заданной реперной точки Устройства соединена через третий замыкающий контакт с установочным входом второго счетчика, подключенного выходами к шине выхода результата и к цифровым входам второго цифроаналогового преобразовател аналоговый внод которого соединен с выходом третьего цифроаналогового 1феобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу первого цифроаналогового преобразователя и к выходной шине сигнала коррекции, а цифровыми входами - к выходам третьего счетчика, соединенного счетным входом с выходом третьего элемента И

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 409150, кл. G 01 R 23J/12, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР №347768, кл. G 067.3/00, 1970.

3.Гитис Э. И. Преобразователи информации для ЭЦВМ. М., Энергия, 1975, с. 333, рис. 7-13 (прототип)..