Измеритель сигналов датчика с низкочастотным выходом

 

Изобрет ение может быть использовано для измерения различных электрических и неэлектрических величин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Измеритель содержит генератор (Г) 2 эталонньк импульсов, формирователь (Ф) 3 импульсов, ключи (к) 4 и 5, элемент ИЛИ 6 и управляемый Г 16. В устройство введены К 7, 12 и 15, пе

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (50 4 0 2 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4086988/24-21 (22) 26 ° 05.86 (46) 15.04,88. Бюл. У 14 (71) Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института Цветметавтоматика" (72) С.И.Корищ и С.В.Кислых (53) 621.3 17.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 748217, кл. G 01 R 23/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 304515, кл. (01 R 23/10, 1971. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДАТЧИКА С

НИЗКОЧАСТОТНЬМ ВЫХОДОМ (57) Изобретение может быть использовано для измерения различных электрических и неэлектрических величин.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Измеритель содержит генератор (Г) 2 эталонных импульсов, формирователь (Ф) 3 импульсов, ключи (К) 4 и 5, элемент ИЛИ 6 и управляемыч Г 16. В устройство введены К 7, 12 и 15, пе1388815 разом. ресчетная схема 8 с регулируемым коэффициентом пересчета, триггер 9, фильтр 10 низких частот, Ф 11 управляющего сигнала, аналоговый сумматор

13, Ф 14 сигнала коррекции, схема

17 отображения информации и синхронизатор 18. Для повышения точности измерений управляемый Г 16 периодически подстраивается по Г 2 эталонных импульсов. Для этого в корректирую." щем такте работы устройства К 5 и !2 размыкаются, а К 4 и 15 замыкаются„

При этом в замкнутый контур автоматического регулирования, включается

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения различных электрических и неэлектрических величин, преоб- 5 разуемых датчиком в электрические сигналы низкой частоты.

Целью изобретения является повышение точности измерения частоты и расширение функциональных возможностей.

На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого устрой-. ства на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит информацион15 ную шину 1, генератор 2 эталонных импульсов, формирователь 3 импульсов, первый и второй ключи 4 и 5, элемент ИЛИ 6, третий ключ 7, пересчетную схему 8 с регулируемым коэффициентом пересчета, триггер 9, фильтр 10 низких частот, формирователь 11 управляющего сигнала, четвертый ключ 12, аналоговый сумматор

13, формирователь 14 сигнала коррекции, пятый ключ 15, управляемый генератор 16, схему 17 отображения информации, синхронизатор 18.

Информационная шина 1 соединена с входом формирователя 3 импульсов.

Генератор 2 эталонных сигналов соединен с входом первого ключа 4, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 6, второй вход которого соединен с выходом второго клю- 35 ча 5, вход которого соединен с выходом формирователя 3 импульсов. Выход

Г 2 эталонных импульсов. Если при этом частота импульсов управляемого

Г 16 отключается от калибровочного значения, Ф 14 сигнала коррекции вырабатывает и запоминает напряжение

Ч,, которое„ воздействуя на управляемый Г 16, возвращает его частоту- к калибровочному значению. Измерительный такт работы устройства происходит при участии корректирующего напряжения Ч,, воздействующего на управляемый Г, 16, В результате управление частотой управляемого Г 16 осуществляе гся суммарным напряжением. 2 ил. управляемого генератора 16 импульсов подключен к входу третьего ключа 7, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 6, а выход — с входом пересчетной схемы 8 с регулируемым коэффициентом пересчета. Вход установки триггера 9 соединен с выходом пересчетной схемы 8 с регулируемым коэффициентом пересчета, а вход сброса — с выходом элемента ИЛИ 6.

Выход триггера 9 соединен с входом фильтра 10 низких частот, выход которого соединен с входом формирователя 11 управляющего сигнала. Вход четвертого ключа 12 соединен с выходом формирователя 11 управляющего сигнала, а выход — с первым входом аналогового сумматора 13. Управляющий вход управляемого генератора 16 соединен с выходом аналогового сумматора 13. Вход пятого ключа 15 соединен с выходом фильтра 10 низких частот, а выход — с входом формирователя 14 сигнала коррекции, выход которого соединен а вторым входом аналогового сумматора 13. Выход управляемого генератора 16 соединен с входом схемы 17 отображения информации. Первый выход синхронизатора 18 соединен с управляющими входами первого и пятого ключей 4 и 15, второй выход синхронизатора 18 соединен с управляющим входом второго и четвертого ключей

5 и 12.

Устройство работает следующим об1388815

Пусть частота колебаний f. на вы1 ходе датчика с низкочастотным выхо1 дом связана с контролируемой физической величиной х зависимостью

= ах, где а — коэффициент пропорциональности, !О

В связи с тем, что f. низкая частота, ее измерение обычным путем подсчета числа периодов за выбранный интервал измерения нецелесообразно, поскольку для получения удовлетворительной точности измерительный интервал должен быть очень большим.

Если же измерение частоты f„ производить путем подсчета числа импульсов генератора вспомогательной частоты за интервал измерения, равный периоду неизвестной частоты Т„, то это число Nx áóäåò равно

1 1 25 (2)

Тв Г„Т ахТв где Т вЂ” период следования импульсов вспомогательной часТх

N = —" — = const (3)

Т, 45

Для переменного периода Тв введем обозначение Т „ (период следования импульсов перестраиваемого генератора), а для переменной вспомогательной частоты—

Из соотношения (3) с учетом новых обозначений следует

50 т„ т

- n.r (4) 55

f = — — — = --- = Nf

1 N (s) пr Т т .Г х тоты. 30

Полученное число N Håëèíåéíî зависит от измеряемой физической величины х и не может быть использовано для прямоотсчетной цифровой индикации.

Для устранения этого недостатка

35 зафиксируем число N„= N на некотором выбранном уровне, а вспомогательную частоту fs сделаем переменной и будем ее изменять так, чтобы при любом неизвестном периоде Т„ выполнялось условие

Из соотношения (5) следует, что при выполнении условия (3) между частотой перестраиваемого генератора и измеряемой частотой f существует линейная зависимость с коэффициентом пропорциональности N.

Это позволяет, во-первых, используя частоту f „„, осуществлять прямосчетные измерения неизвестной частоты

f„, во-вторых, изменяя N можно изменять единицы измерения физической величины х или, используя один и тот же измеритель, производить измерения различных физических величин в. удобных единицах измерения..

Устройство работает в два такта (первый такт измерительный, а второй — корректирующий).

В измерительном такте колебания с датчика подаются на информационную шину 1 (фиг, 1), Формирователь 3 импульсов из входных колебаний (фиг.

2а) формирует прямоугольные импульсы (фиг. 2б),длительностью, равной или кратной полупериоду измеряемой частоты. Эти импульсы через второй ключ

5, на управляющий вход которого подан разрешающий сигнал с синхронизатора 18, поступают на схему ИЛИ 6 и. далее на управляющий вход третьего ключа 7. Третий ключ 7 замыкается, и импульсы (фиг. 2в) с управляемого генератора 16 поступают на пересчетную схему 8 с регулируемым коэффициентом пересчета, имеющую коэффициент пере счета N, После поступления на ее вход

N импульсов на выходе появляется импульс, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние (фиг. ?г). По срезу импульсов формирователя 3 импульсов (фиг. 2б) триггер 9 возвращается в исходное состояние.

На фиг. 2 изображен случай, когда условие (S) не выполняется: длительность измерительного интервала больше, чем время, эа которое с управляемого генератора 16 пройдет N периодов частоты fnr т.е, -n. )

) Nfõ

Возникновение периодической последовательности импульсов на выходе триггера 9 приводит к тому, что на выходе фильтра 10 ни=.ких частот, пропускающего постоянную составляющую импульсного напряжения возникает управляющее напряжение. Это напряжение формирователем 11 управляющего сигна1388815 ла преобразуется в управляющий сигнал U (фиг, 2д), который через четвертйи ключ 12 и аналоговый сумматор 13 поступает на управляющий вход управляемого генера:гора 16. Частота последнего изменяется до тех пор, пока не будет выполнено условие (5),, в рассматриваемом примере частота управляемого генера гора 16 понижает- 1Î ся, а длительность импульсов на выходе триггера 9 уменьшается и приближается к номинальному значению (на фиг.

2г заштриховано), Номинальной длительности импульсов соответствует но- 15 минальное управляющее напряжение на входе формирователя 11 управляющего ( сигнала. Если же нарушение условия: (5) происходит в другом направлении (f„ „ + Nf„), то уменьшается длитель- 2О ность импульсов на выходе триггера 9 по сравнению с номинальной (заштрихованной на фиг, 2г) . Это приводит к уменьшению постоянной составляющей напряжения на выходе фильтра 10 25 низких частот и .к изменению знака напряжения на выходе формирователя 11 управляющего сигнала„ Под действием этого напряжения частота следования импульсов управляемого генератора 16 повышается, что приводит снова к выполнению условия (5) „

В установившемся режиме (режиме удержания) управляемый генератор 16, 35 включенный в замкнутый контур автоматического регулирования, автоматически отслеживает измеряемую частоту. Импульсы с выхода управляемого генератора 16 поступают на схему 17 отображения информации, где контролируемая физическая величина х, отображается в выбранных единицах измерения.

При необходимости: изменения единиц

45 измерения или при переходе к измерению другой физической величины изменяется коэффициент пересчета пересчетной схемы 8 с регулируемым коэффициентом пересчета, На фиг, 1 это показано условно как переключение единичного входа триггера 9 на другой выход пересчетной схемы 8 с регулируемым коэффициентом пересчета.

Для повышения точности измерений управляемый генератор 16 периодичес- 55 ки подстраивается по генератору 2 эталонных импульсов. Для этого в корректирующем такте работы устройства второй и четвертый ключи 5 и 12 размыкаются, а первый и пятый. ключи

4 и 15 замыкаются, При этом в замкнутый контур автоматического регулирования включается генератор 2 эталонных импульсов. Если при этом частота импульсов управляемого генератора

16 отличается от калибровочного значения, формирователь 14 сигнала коррекции вырабатывает и запоминает напряжение U„ (фиг. 2д), которое, воздействуя через аналоговый сумматор

13 на управляемый генератор 16, возвращает его частоту к калибровочному значению.

Последующий измерительный такт работы устройства происходит при участии корректирующего напряжения U которое продолжает возд йствовать на управляемый генератор 16 через аналоговый сумматор 13. В результате в измерительном такте управление частотой генератора 16 осуществляется суммарным напряжением Ur (фиг, 2д), формула и з о б р е т е н и я

Измеритель сигналов датчика с низкочастотным выходом, содержащий информационную шину, генератор эталонных импульсов, выход которого соединен с входом первого ключа, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго ключа и управляемый генератор импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введены третий, четвертый и пятый ключи, пересчетная схема с регулируемым коэффициентом пересче— та, триггер, фильтр низких частот, формирователь управляющего сигнала, аналоговый сумматор, формирователь сигнала коррекции, схема отображения информации и синхронизатор, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, а второй выход — с управляющими вхо» дами второго и четвертого ключей, информационная шина соединена с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом второго ключа, выход элемента ИЛИ соединен с входом сброса триггера и управляющим входом третьего ключа, выход которого .через пересчетную схему с. регулируемым коэффициентом пересчета соеди1388815

Составитель Е.Соловьев

Редактор Т. Парфенова Техред А. Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 157á/47 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нен с входом установки триггера, выход которого через последовательно соединенные фильтр низких частот, формирователь управляющего сигналаи четвертый ключ соединен с первым входом аналогового сумматора, выход которого соединен с входом управле-, ния управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с входом третьего ключа и входом схемы отображения информации, при этом вы5 ход фильтра низких частот через последовательно соединенные пятый ключ и формирователь сигнала коррекции соединен с вторым входом аналогового сумматора.