Цифровой датчик

 

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления в качестве датчиков положения , скорости и т.п. Цель изобретения - повышение линейности и стабильности характеристик. Цифровой датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3, дифференциальный усилитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота , два реверсивных счетчика 6,7, два регистра 8,9, два генератора импульсов 10, II, распределитель 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 14, элемент 15 задержки и два элемента 2И-ИЛИ 16, 17. За счет введения счетчика 13, регистра 8, второго реверсивного счетчика 7 и второго генератора 1I импульсов исключается нелинейность характеристики преобразования, обусловленная зависимостью коэффициента передачи 1 аналогового тракта устройства от амплитуды выходного сигнала чувствительного элемента 1. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. i (Л 00 ел to О5 ел фие.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЖСРСС ЛГ1 „;;

М Р

;„.-.tМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3976770/24-24 (22) 15.11.85 (46) 15.11.87. Бюл. lli 42 (72) В. С. Альтшуллер, А, А. Васюхно, Л. Н. Волков, А. В. Орлов и В, М, Филатов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 1130830, кл. G 05 В 13/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 235200, кл, G 01 R 19/00, 1967. (54) ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического регулирования.и управления в качестве датчиков положения, скорости и т.п. Цель изобретения — повышение линейности и стабильности характеристик. Цифровой

„„SU„„1352651 А1 (51)4 Н 03 M 1/60, G 01 R 19/00 датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3, дифференциальный усилитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, два реверсивных счетчика 6,7, два регистра 8,9, два генератора импульсов 10 ll распределитель 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 14, элемент 15 задержки и . два элемента 2И-ИЛИ 16, 17. За счет введения счетчика 13, регистра 8, второго реверсивного счетчика 7 и второго генератора 11 импульсов исключается нелинейность характеристики преобразования, обусловленная зависимостью коэффициента передачи аналогового тракта устройства от аяплитуды выходного сигнала чувствительного элемента l. 1 з,п, ф-лы, 3 ил, 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах антоматического регулирования H управления в качестве датчиков положения, скорости и т,п, Цель изобретения — повышение линейности и стабильности характеристик °

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового датчика; на фиг. 2 — схема мостового переключателя; на фиг. 3 — нременные диаграммы на входах и выходах распределителя импульсов.

Цифровой датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3> дифференциальный усилитель 4, преобразователь

5 напряжение — частота, два ренерсин ных счетчика 6, 7, два регистра 8, 9, два генератора импульсов 10, 11, распределитель 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 14, элемент 15 задержки и дна элемента 2И-ИЛИ 16, 17.

Мостовой переключатель выполнен на четырех ключах 18-21, Устройство работает следующим образом, Импульсные сигналы, формируемые распределителем 12 импульсов на его первом и втором выходах, управляют переключением ключей мостового переключателя 3 ° Импульсом с первого выхода распределителя 12 импульсов (фиг. ЗК) включаются первый 18 и четвертый 2 1 ключи мостового переклю чателя 3 и на неиннертирующий нход дифференциального усилителя 4 поступает сигнал с выхода чувствительного элемента l через усилитель 2.

При появлении импульса на втором выходе распределителя !2 импульсов (фиг, 31), ключи 18 и 21 закрываются и открываются ключи t.9 и 20, в .результате на вход дифференциального усилителя 4 поступает инвертированный сигнал с выхода чувствитель— ного элемента 1. Сигналом с выхода дифференциального усилителя 4 осуществляется управление частотой им— пульсов преобразователя 5 напряжение - частота. При линейной зависимости частоты импульсов f от на1;нч пряжения на выходе чувствительного

-элемента 1 имеем: Г „„ч = f,+ k„ f при U< > 0 и f дч 1-o k>gf при

U (О, где f. „- номинальная частота

1О

1О

ВО

1 2 импульсов на выходе преобразователя 5; U — значение напряжения на выходе дифференциального усилителя 4; k,k, — коэффициенты передачи цепи усилитель 2 — преобразователь 5 при положительном и отрицательном напряжении на выходе дифференциального усилителя 4, В первых двух тактах работы в счетчике 6 формируется код, пропорциональный 1 2 kgf, За это же время н счетчике 13 накапливается величина 2М . Выходная частота преобраэонатепя 5 поступает при этом на вход счетчика 13 через элемент 2И-, ИЛИ 16, который открыт высоким потенциалом на третьем ныходе схемы 12 (фиг ° 3 г).

Когда же уровень "1" снимается с третьего и появляется на четвертом выходе схемы I?, прекращается поступление импульсов с выхода преобразователя 5 на счетчик 13, информация с него переписывается н регистр 8 по импульсу на восьмом выходе схемы 12 (фиг. Зи), после чего счетчик 13 обнуляется (десятый выход схемы 12). В этот момент на выходе переполнения счетчика 6 присутствует высокий логический уровень и с приходом импульса на третий вход элемента И 14 частота с выхода генератора 11 начинает поступать через элемент И 14 на вход второго реверсивного счетчика 7, а через схему

?И-ИЛИ 17 на тактовый вход счетчика

6, на вход управляющего регистра счет» которого в это время подается уровень 0

Частота генератор» 11 импульсов выбирается не ниже р < rye p — разг рядность реверсивного счетчика 6; удвоенный период импульсов генератора 10, В результате вычитание в счетчике

6 будет осуществляться до установки его в О, н этот момент на его выходе переполнения появится уровень "0 и заполнение счетчика 7 прекратится.

Этот процесс поступления пачки импульсов из счетчика 6 в счетчик 7 будет происходить и раз, в течение импульса на четвертом выходе схемы

12, Если к моменту окончания очередного импульса на втором выходе схемы

12 в знаковом разряде (старший разряд) счетчика 6 будет "1", схема 12 на седьмом выходе формирует уровень

"1" и счетчик 6 в процессе перезапи.

1352651 си своего содержимого в счетчик 7 осуществляет на вычитание, а суммирование, так что в любом случае чис- ло выходных импульсов элемента И 14 пропорционально абсолютной величине кода, хранящегося в счетчике 6.

Счетчик 6 осуществляет периодическое вычитание .входных импульсов до нуля, т ° е. до момента, когда через элемент 15 задержки производится запись в него выходного кода регистра 8. Чем больше код, хранящийся в регистре 8, тем больше производится вычитание содержимого счетчика 7 и тем реже появляются импульсы на.его выходе переполнения °

Таким образом, через элемент

?И-ИЛИ 16 на счетчик 13 поступает число импульсов, пропорциональное

2И Г

3 f/f, По окончании цикла

2k fo o деления заканчивается цикл преобразования, содержимое счетчика 13 переписывается в выходной регистр 9, а счетчик 13 вновь обнуляется (9-й и

10-й выходы схемы 12, фиг. 3 a, ).

Знаковая информация снимается с выхода знакового старшего разряда счетчика 6. Далее цикл преобразования повторяется, По сравнению с известными решениями в данном случае обеспечивается повышение линейности датчика и стабильности его характеристик.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Цифровой датчик, содержащий первый генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, последовательно соединенные чувствительный элемент, усилитель, мостовой переключатель, дифференциальный усилитель и преобразователь напряжение — частота, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности и стабильности характеристики, в него введены второй генератор импульсов, второй реверсивный счетчик, два регистра, счетчик импульсов, два элемента 2И-ИЛИ, элемент И, элемент задержки и распределитель импульсов, первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, первый и второй, третий и четвертый управляющие входы мостового переключателя попарно объединены и подключены соответственно к первому и второму выходам распределителя импульсов, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого элемента

2И-ИЛИ, пятый и шестой выходы соединены соответственно с первыми входами второго элемента 2И-ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу первого реверсивного счетчика, выход переполнения которого соединен с первым входом элемента И, а вход управления режимом счета — с седьмым выходом распределителя импульсов, восьмой и девятый выходы которого подключены к входам разрешения соответственно первого и второго регистров, соответствующие информационные входы которых объединены и подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента

2И-ИЛИ, первый из вторых входов которого объединен с одноименным входом второго элемента 2И-ИЛИ и подключен к выходу преобразователя напряжение — частота, выход второго генератора импульсов подключен к ° второму входу элемента И, третий вход которого соединен с шестым выходом распределителя импульсов, а выход соединен с вторым из вторых входов второго элемента 2И-ИЛИ и с тактовым входом второго реверсивного счетчика, вход управления режимом счета и вход разрешения записи которого соединены соответственно с

1 шиной нулевого потенциала и выходом элемента задержки, вход которого объединен с вторым из вторых входов

40 первого элемента 2И вЂ” ИЛИ и подсоединен к выходу переполнения второго реверсивного счетчика, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами первого регист45 ра, вход обнуления счетчика импульсов подключен к десятому выходу распределителя импульсов, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда первого реверсивного счетчика, ифнормационные выходы которого являются первой выходной шиной, выходы второго регистра являются второй выходной шиной.

2. Датчик по и. 1 отличающийся тем, что мостовой переО ключатель выполнен на четырех ключах, информационные входы первого и второго, третьего и четвертого ключей по- фие2

ВНИИПИ Заказ 5577/57

Тираж 900

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 парно объединены и являются соответственно первым и вторым информационными входами мостового переключателя, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого клю"

s чей являются соответственно первым, четвертым, третьим и вторым уп352651 6 равляющими входами мостового переключателя, выходы первого и третьего, второго и четвертого ключей попарно объединены н являются соответ5 ственно вторым и первым выходами мостового переключателя,