Измерительный преобразователь физической величины

 

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРА-, ЗОВАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ, содержаш 1й блок управления, последовательно включенные блок отбора, вход которого соединен с общим входом устройства, первичный преобразователь и управляемый усилитель, отличающийся тем, что. с целью повьшения точности путем обеспечения адаптивного изменения диапазона преобразования, в него введены блок анализа знака производной , селектор порогового значения , блок формирования сигнала смещения и блок сложения сигналов, причем входы блока анализа знака производной и селектора порогового значения соединены с выходом первичного преобразователя, выход селектора порогового значения подключен к управляющему входу управляемого усилителя и первому входу блока управления , второй вход блока управления соединен с выходом блока анализа знака производной, а выхо (Л ды - с входами блока формирования сигнала смещения, входы блока сложения ,сигналов подключены квыходам управляемого усилителя и блока формирования сигнала смещения, а выход - к выходу устройства. оь 00 00 о:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3704868/24-21 (22) 23.02.84 (46) 23.07.85. Бюл. Ф 27 (72) А.П. Мороз (53) 621.317.7(088.8) (56) Кошевой А.А. Телеметрические комплексы летательных аппаратов.

M., "Машиностроение", 1975, с.31, рис. 2.9. Сафрошкин Ю.В. Приборы и техника эксперимента, 1980, Р 2, с.32-37.

Справочник по радиоэлектронным системам. Под ред. Б.Х.Кривицкого.

Т ° 1, M. "Энергия", 1979, с. 3 10, рис.,5-2 (прототип). (54)(57) 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРА-, ЗОВАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ, содержащий блок управления, последовательно включенные блок отбора, вход которого соединен с общим входом устройства, первичный преобразователь и управляемый усилитель, отличающийся тем, что, „„SU„„1168867 А (бР 4 С 01 К 19/00 с целью повышения точности путем обеспечения адаптивного изменения диапазона преобразования, в него введены блок анализа знака производной, селектор порогового значения, блок формирования сигнала смещения и блок сложения сигналов, причем входы блока анализа знака производной и селектора порогового значения соединены с выходом первичного преобразователя, выход селектора порогового значения подключен к управляющему входу управляемого усилителя и первому входу блока управления, второй вход блока управления соединен с выходом блока анализа знака производной, а выходы — с входами блока формирования сигнала смещения, входы блока сложения сигналов подключены к выходам управляемого усилителя и блока формирования сигнала смещения, а выход — к выходу устройства.

11

2. Преобразователь по п. 1, о т» л и ч а ю шийся тем, что блок формирования сигнала смещения содержит источник напряжения смещения, делитель напряжения, три эле— мента И, элемент ИЛИ и инвертор, причем выход источника напряжения смещения соединен с входом делителя напряжения; первые входы всех элементов И подключены к соответст вующим выходам делителя напряжения, вторые входы первого и второго эле» ментов И и входы элемента ИЛИ вЂ” к входам блока формирования сигнала смещения, второй вход .третьего элемента И через инвертор — к выходу элемента ИЛИ, а .выходы всех элементов И вЂ” к выходу блока формирования сигнала смещения.

68867

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит первый и второй элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и инвертор, причем сигналь| ные входы элементов НЕ соединены с первым входом блока управления, первые входы элементов И подключены к выходам одноименных элементов НЕ, вторые входы - к выходам одноименных элементов ИЛИ, а выходы — к пЕрвым входам одноименных элементов ИЛИ, к управляющим входам разноименных элементов НЕ и к выходам блока упрацления, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом блока управления непосредственно, а второй вход второго элемента ИЛИ— через инвертор.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при высокоточном преобразовании различного рода физических величин с широким диапазо- 5 ном текущих значений.

Цель изобретения — повьппение точности путем обеспечения адаптивного изменения диапазона преобразования в соответствии с изменением преобразуемой величины.

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного измерительного . преобразователя физической величиньц на фиг. 2 — временные диаграммы, IS поясняющие его работу; на фиг. 3 и 4 функциональные схемы блока формирования сигнала смещения и блока управления соответственно.

Устройство (фиг. 1) содержит 20 последовательно включенные блок 1 от« бора, первичный преобразователь (датчик) 2 и управляемый усилитель 3.

Вход блока 1 отбора является общим входом устройства. Кроме того, в 25 состав устройства входят блок 4 анализа знака производной, селектор 5 порогового значения, блок 6 управления с входами 7 и 8 и выходами 9 и 10, блок 11 формирования сигнала щ смешения с входами 12 и 13 и блок

14 сложения сигналов. При этом входы блока 4 анализа знака производной и селектора 5 порогового значения соединены с выходом первичного преобразователя 2, выход селектора 5 порогового значения подключен к управляющему входу управляемого усилителя 3 и входу 7 блока 6 управления, вход 8 блока 6 управления соединен с выходом блока 4 анализа знака производной, а выходы 9 и 10 — с входами 12 и 13 блока 11 формирования сигнала смещения, входы блока 14 сложения сигналов подключены к выходам управляемого усилителя 3 и блока

11 формирования сигнала смещения, а выход — к выходу устройства.

Блок 11 формирования сигнала смещения (фиг. 3) содержит элементы И 15 - 17 инвертор 18, элемент

ИЛИ 19, источник 20 напряжения смещения и делитель 21 напряжения.

При этом выход источника 20 напряжения смещения соединен с входом делителя 21 напряжения, первые входы элементов И 15 — 17 подключены к соответствующим выходам делителя 21 напряжения, вторые входы элементов

И 15 и 16 и входы элемента ИЛИ 19— к. входам 13 и 12 блока 11 формиро. вания сигнала смещения, второй вход

1168867

3 элемента И 17 через инвертор 18— к выходу элемента ИЛИ 19, а выходы элементов И 15 — 17 — к выходу блока 11 формирования сигнала смещения. 5

Блок 6 управления (фиг. 4) содержит элементы НЕ 22 и 23, элементы

И 24 и 25, элементы ИЛИ 26 и 27 и инвертор 28. При этом сигналвные входы элементов НЕ 22 и 23 соединены с входом 7 блока 6 управления, первые входы элементов И 24 и 25 подключены к выходам соответственно элементов НЕ 22 и 23, вторые входык выходам соответственно элементов

ИЛИ 26 и 27, а выходы — к первым входам соответственно элементов

ИЛИ 26 и 27, к управляющим входам соответственно элементов НЕ 23 и 22 и к выходам 9 и 10 блока 6 управ- 2О ления, второй вход элемента ИЛИ 26 соединен с входом 8 блока 6 управления непосредственно, а второй вход элемента ИЛИ 27 через инвертор 28.

Преобразователь работает сле- . 25 дующим образом.

Блок 1 отбора, вырабатывая напря= жение U (фиг. 2 а), обеспечивает необходимую связь первичного преобразователя 2 с преобразуемой физичес- ЗО кой величиной. В зависимости от вида физической величины это может быть ответвитель в гидро- или пневмосистеме, ответвитель волновода или приемная антенна электромагнитных

35 колебаний, телескоп и т.д.

Первичный преобразователь 2 формирует электрический сигнал U2 (фиг. 2 б), пропорциональный значению преобразуемой физической величины. Сформированный электрический сигнал U с выхода первичного пре2. образователя 2 поступает на вход управляемого усилителя 3, ня вход блока 4 анализа знака производной и на вход селектора 5 порогового значения.

Блок 4 анализа знака производной своим выходным напряжением U (фиг. 2 в) фиксирует знак производной электрического сигнала.

Управляемый усилитель 3 в случае выхода электрического сигнала U за границу выбранного предельного значения в момент пересечения границы по сигналу U с выхода селектора

5 уменьшает коэффициент передачи в К раз.

Сигналы с выхода блока 4 анализа знака производной и с выхода селектора 5 порогового значения поступают на входы блока 6 управления, который в моменты пересечения выходным сигйалом U границы предельного значения скачком изменяет в блоке 11 значения постоянного электрического смещения П „ (фиг. 2 г) на величину

К+1 — — дП

При этом полярность скачка сигнала Б„„ смещения противоположна знаку производной выходного .сигнала

U в момент пересечения им границы предельного значения, т.е. знаку U<.

Блок t4 сложения сигналов осуществляет алгебраическое суммирование выходного сигнала U управляемого усилителя 3 с электрическим сигналом

U« смещения, вырабатывая выходной сигнал U + (фиг. 2 з), являющийся выходным сигналом измерительного преобразователя.

На интервалах превьппения физической величиной выбранного предельного значения, т.е. на интервалах сигнала U, истинное значение сформированного первичным преобразователем 2 электрического сйгнала U пропорционального значению преобразуемой физической величины, определяется через значение выходного электрического сигнала П

При положительном знаке произBOpHOH CHFHBJIR U2

:К+1 1

=U -- — aU+U - (1)

1 о К 2н К при отрицательном знаке производной сиг BBJIR U

К+1 1 где

Селектор 5 порогового значения своим выходным напряжением U (фиг. 2 д) фиксирует интервалы и моменты выхода электрического сигнала

U за границу выбранного предель2 ного значения.

U — значение электрического

1Ф. .сигнала на выходе измерительно преобразователя, U — исходное значение электрического сигнала смещения (на участках без превьппения) ;

1168867

Э

АП -- значение размаха (шкалы) измерительного диапазона преобразователя (однополярного);

U — истинное значение сфор- 5

2и мированного первичным преобразователем 2 электрического сигнала;

К вЂ” отношение коэффициента усиления управляемого .10 усилителя на нормальном участке к коэффициенту усиления на ин" тервале превышения.

На остальных участках соответст- 15 вующее выражение имеет вид

П += П о + 4и (3)

Работа блока 11 формирования сигнала смещения состоит в следую" щем. При отсутствии превышений с 20 соответствующего выхода делителя 21 напряжение смещения U через элемент И 17 поступает на выход блока

11. В момент превышения на соответствующий из входов 12 и 13 блока 2S

11 поступает сигнал U< (9) или

U (10) (фиг. 2 е, ж) с выхода блока 6 управления, который закрывает элемент И 17 и открывает элемент И 15 или 16 в зависимости от . 30 того, на какой вход блока 11 посту пает сигнал управления. При этом величина сигнала (напряжения) смещения изменяется на соответствующую величину (+ йУ или - bU).

Блок.. 6 управления работает следующим образом.

При поступлении с выхода селектора 5 на вход 7 блока 6 сигнала превышения в зависимости от знака

U,,т.е. от знака производной в момент начала превышения,. открывается соответствующий из элементов

И 24 и 25. Сигнал с выхода элемента И поступает на один из выходов

9 и 10 блока 6 и, кроме того, через соответствующий из элементов ИЛИ 26 и 27 исключает свое пропадание (при изменении знака.. производной внутри одного и того же интервала превышения) до момента окончания сигнала на входе 7 блока 6. Этот же выходной сигнал блока 6 через соответствующий из элементов НЕ 22 и 23 исключает появление сигнала на втором выходе блока (опять при изменении знака производной внутри одного и того же интервала превышения).

Таким образом, предлагаемый измерительный преобразователь физической величины по сравнению с известными позволяет повысить точность преобразования путем адаптивного изменения диапазона преобразования в соответствии с изменением текущего значения преобразуемой физической величины. Диапазон преобразования (без искажения значений физичес кой величины) расширяется в (2К + 1) раз. Вместе с тем повышается эффективность использования объема канала связи и помехоустойчивость преобразователя.

1168867

1168867

Корректор Г. Решетник

Составитель Л. Морозов

Редактор С. Саенко Техред С.йовжий

Заказ 4610/39 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

12