Устройство для формирования напряжения пропорционального логарифму частоты импульсов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, пропорционального логарифму частоты импульсов, по авт.св. 516967, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок формирования поправки, состоящий из управляемогорезистивного делителя, средняя точка которого соединена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход интегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистивного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем входы управления ключей соединены соответственно с выходами блока управления, а два плеча yлpaвляJeмoгo резистивного делителя Образованы постоянно включенными резисторами и резисторам подключенны1.ш параллельно им через ключи, входа которых додключены к выходам компаратора, дополнительными резисторами, первый вход компаратора ел соединен с выходом интегратора, а второй.вход является установочным.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН р(5П G 01 R 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 516967 (21) 3257802/18-21 (22) 09.03.81 (46) 23.07.83. Бюл, 9 27 (72) A.B.Hoãîñëoâñêèé (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 621.317 (088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 516967, кл, G 01 R 23/06, 1974. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ, пропорционального логарифму частоты импульсов, по авт.св.

М 516967, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок формирования поправки, состоящий из управляемого резистивного делителя, средняя точка которого сое.

„.,ЯО„„д ддя7д2 A динена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход интегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистивного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем входы управления ключей соединены соответственно с выхоцами блока управления а два плеча управляемого резистивного делителя образованы постоянно включенными резисторами и резисторами, подключенны и параллельно им через ключи, входы которых подключены к выходам компаратора, дополнительными Е

С2 резисторами, первый вход компаратора соединен с выходом интегратора, а второй, вход является установочным.

1030742 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования сигналов частотных датчиков„

По основному авт. св. t» 516967 известно устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов, содержащее блок управления, выходы которого соединены через блоки характеристики и мантиссы с входами сумма. — 10 тора I 1) .

Однако известное устройство не может производить обработку частотных сигналов со смещенным нулем.

Так, если необходимо сформировать на-15 пряжение, пропорциональное логарифму физической величины Р, измеряемой при помощи датчика с частотным выходом и статической характеристикои преобра зова III p = Р j $ g (+ - ), yg где Р / — номинальный коэффициент праобразования, прямое использование устройстна невозможно.

Цель изобретения, — расширение функциональных возможностей и получение напряжения, пропорционального логарифму значения физической величины на основе информации, поступающей от датчика с частотным выходом и смещенным нулем.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов, содержащее блок управления, выходы кото- 35 рого соединены через блоки формирования мантиссы и характеристики с входами сумматора, ннеден блок формирования поправки, состоящий иэ управляемого реэистивного делителя, 40 средняя точка которого соединена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход ин45 тегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистинного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем вход управлен . чей соединены 50 соответственно с выходами блока управления, а дна плеча управляемого резистивного делителя образованы постоянно включенными резисторами и резисторами, подключенными параллель- 55 но им через ключи, входы которых подключены к выходам компаратора, дополнительными резисторами, первый ,вход компаратора соединен с выходом ! интегратора, а второй вход является 6О установочным.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов.

Устройство содержит вход 1, блок

2 управления, блок 3 формирования мантиссы, сумматор 4,блок 5 формирования характеристики, блок 6 формиронания поправки, содержащий резистор 7„ ключ 8, усилитель 9, резисторы 10 и 11, усилитель 12, ключ

13, конденсатор 14, источник 15 стабильного напряжения, резистор 16, компаратор 17, ключи 18 и 19, резисторы 20 и 21, источник 22 стабильного напряжения. 1 езисторы 16, 20 и 21 и ключи 18 и 19 образуют управляемый резистивный делитель, ключ 13, конденсатор 14 и усилитель

12 образуют интегратор.

В основе действия устроиства лежат следующие математические соотношения.

Статическая характеристика датчика описывается уравнением

Рн

Р= — (— r ). М (1)

Устроиство предназначено для формирования напряжения. (3, пропорционального логарифму Физической величины Р, (3= А1 ЬР Ро. (2)

B выражениях (1) и (3) приняты следующие обозначения:

Р— измеряемая физическая величина;

Р— номинальное значение иэмеряе(4 мой физической величины, - частота на выходе. датчика при физической величине Р на его входе, — период следования импульсов на выходе датчика при физи-. ческой величине Р на его входе;

- частота импульсов на выходе датчика при физической величине на входе, равной нулю, Т - период следования импульсов на выходе датчика, соответстнующий частоте то, приращение частоты на выходе датчика при изменении физической величины на его входе от нуля до Р 4 Ь вЂ” логарифмы X при основании 2, A - постоянный коэФфициент;

Ро - значение физической величины,: принятое за единицу.

Подставив н (2 ) значение Р из (1) получим — (.Ь вЂ” ЕЬ вЂ” + Га - — (.)

U Рн 2,(7

А (о н (То 1

Первое и второе слагаемые вырабатывает устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты, импульсов.

1030742

Третье слагаемое вырабатывает блок формирования поправки.

При изменении T/Т в диапазоне от

0 до 1/2 функция у= еь р-т»т,). (4) 5 с высокой точностью аппроксимируется функцией (5)

Ч„с(„— е т/тог) когда C=1,013 736;

Ю Ое728 492

Значения С и выбраны так, чтобы функции »» и 1 совпадали в точ ках Т/Т =0,25 и T/Te =0,50. Совпа- 15 дение функций в точке Т/Тр =0 выполняется при любых значейиях С и

При Ху †" точность аппроксимации может быть повышена за счет уменьшения зоны путем соответствующего вы- 7(» бора С и Г

Более точная аппроксимация функции (4) достигается за счет использования на разных участках экспонент с разными параметрами. Параметры ап- р5 проксимирующей экспоненты изменяются при переключении ключей 18 и 19, которые управляются сигналами, поступающими с выходов компаратора 17, сравнивающего напряжение на выходе операционного усилителя 12 с напряжением источника 22 стабильного напряжения. Переключение экспонент позволяет уменьшить погрешность аппроксимации в 5-10 раз, доведя ее до 0,03В. 35

Работа устройства может быть разбита на три такта.

Первый такт, такт формирования поправки, начинается в момент начала измерительного интервала и закан- 40 чивается в момент окончания измерительного интервала. В течение перваго такта ключи 8 замыкаются по команде, поступающей от "блока 2.

Ключ 13 в течение первого такта находится в отключенном состоянии. В течение первого такта осуществляется интегрирование сигнала, приходящего на вход операционного усилителя

12. Ток, поступающий на вход усилителя 12, определяется величиной резистора 11 и напряжением на выходе операционного усилителя 9. Напряжение на выходе усилителя 9 определяется током через резистор 7 от источника 15 стабильного напряжения и .током через резистор 16 с выхода интегрирующего операционного усилителя 12. Наличие связи с выхода усилителя 12 на вход усилителя 9 обеспечивает формирование экспоненты с положительным показателем степени.

Второй такт, такт перезаписи сиг нала поправки, начинается в момент окончания измерительного интервала и заканчивается через определенное постоянное время по команде, поступающей от. блока 2. В течение этого такта ключ 8 разомкнут и интегратор на операционном усилителе 12 находится в режиме хранения информации.

В течение второго такта напряжение с выхода усилителя 12 поступает на сумматор 4, где суммируется с напряжениями выработанными блоками

3 и 5 и запоминаются.

Третий такт, такт подготовки к работе в следующем измерительном цикле, начинается после завершения перезаписи и заканчивается через определенное постоянное время по команде, поступающей из блока 2.

В течение этого такта. замыкается ключ 13, через который разряжается конденсатор 14. В результате интегра. тор на операционном усилителе 12 подготавливается к работе в новом измерительном цикле.

Изобретение позволяет использовать для построения систем автоматического управления с широким диапазоном изменения регулируемых пара метров и динамических характеристик объекта управления быстродействующие и высокоточные датчики физических величин с частотным, частотно-импульсным и время-импульсным выхода-. ми и смещенным нулем.

1030742

Составитель В.Новоселов

Редактор Н.Лазаренко Техред Т Маточка Корректор Г.Огар

««« «««««

Заказ 5206/4б Тираж 710 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5

«Ф «4Ф« «

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4