Устройство для кодирования сигналов частотных датчиков

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для получения цифрового кода, пропорционального измеряемой частотным датчиком величине, с промежуточным преобразованием в частоту. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействия, формирователь 3 интервала измерения, реверсивный счетчик 6, выходной регистр 11, блок 13 памяти, аналого-цифровой преобразователь 14, введены счетчик 4, делитель 5 частоты, регистры 7 - 10, элемент 12 задержки. Введение указанных блоков позволяет корректировать код, формируемый реверсивным счетчиком 6, при помощи табличных значений, записанных в блоке 13 памяти, и лианеризировать характеристику преобразования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 5 Н 03 М 1/60

А3

М ;:.:,,t ..::::" М

Е:. ?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М A BTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 (21) 4306061/24-24 (22) 14.09.87 (46) 15.05.90, Бюл. " .18 (72) А,И. Журавлев, С.И ° Граур

В.А. Зотов, И.В. Корольков и В.В. Никитин (53) 681.325(088.8) (56) Цифровые электроизмерительные приборы./Под ред. В.М. Шляндина, М.: Энергия, 1972, с. 111, р. 3-14.

Авторское свидетельство СССР

И 1336246, кл. H 03 M 1/60, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для получения цифрового кода, пропорционального изме2 ряемой частотным датчиком величине, с промежуточным преобразованием в частоту. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается.за счет того,что в устройство, содержащее частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействия, формирователь 3 интервала измерения, реверсивный счетчик б, выходной регистр 11, блок 13 памяти, аналого-цифровой преобразователь 14, введены счетчик 4, делитель 5 частоты, регистры 7-10, элемент 12 задержки. Введение указанных блоков позволяет корректировать код, формируемый реверсивным счетчиком 6, при помощи табличных значений, а записанных в блоке 13 памяти, и лиа- @ неризировать .характеристику преобразования. 1 з.п. ф-.лы, 3 ил.

С::

1564728

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для получения цифрового кода, пропорционального измеряемой частотным датчиком величине с промежуточным преобразованием в частоту °

Цель изобретения — повышение точности, На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2временные диаграммы; на фиг. функции преобразования.

Устройство (фиг. 1) содержит частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействия, формирователь 3 интервала измерения, счетчик 4, дели" тель 5 частоты, реверсивный счетчик

6, регистры 7, 8, 9, 10, выходной регистр 11, элемент 12 задержки, блок 13 памяти, аналого-цифровой преобразователь 14, Формирователь 3 интервала измерения (фиг. 1) содержит элемент И 15-18,.элемент ИЛИ 19, генератор 20 опорной частоты (ГОЧ), формирователь 21 измеряемого интерва па, Устройство работает следующим образом.

На частотный датчик 1 действуют измеряемая величина P и возмущающее воздействие F. В результате период т частотного сигнала на выходе частотного датчика зависит как от значения измеряемой величины, так и от значения возмущающего воздействия:

ЭО

Возмущающее воздействие действует также на датчик возмущающего воздействия 2, изменяя величину аналогового сигнала на е -о выходе, и, соответственно, на входе АЦП 14.

Частотный электрический сигнал с выхода датчика 1 подается на формирователь 21 измеряемого интервала

ФИИ (фиг. 2,6), ФИИ вырабатывает сигнал в виде последовательности измеряемых интервалов единичной амплитуды, имеющих длительность, равную длительности заданного количества и периодов частоты датчика, разделенных сигналом нулевой амплитуды дли55 тельностью в m периодов этой частоты (фиг, 2в).

Во время измеряемого интервала в устройстве определяется предварительный код измеряемой величины, вычисляемый по одной из семейства градуировочных характеристик (фиг.3а), снятых при нескольких разных значениях возмущающего воздействия, В промежутках между измеряемыми интервалами осуществляется коррекция предварительного кода с использованием более подробной информации о возмущающем воздействии.

Рассмотрим работу устройства Во время измеряемого интервала, по переднему фронту которого обнуляется делитель, а в реверсивный счетчи6 заносится код предварительной установки.

Единичный сигнал с ФИИ 21 поступает на старший адресный вход блока 13, представляющего собой ПЗУ, а та кже на управляющие входы регистра 7 и реги- стров 8, 9, переводя два последних в третье (отключенное от адресной шины) состояние, а регистр 7 в активное состояние. В результате на старшем адресном входе регистра 10 присутствует единица, на младшие адресные входы блока 13, через регистр

7 поступает код со старших разрядов реверсивного счетчика 6,.а на остальных адресных входах блока 13 устанавливается код старших разрядов АЦП 14, выставляемый регистром 10. Под действием единичного сигнала с ФИИ 21 запускается АЦП 14, а импульсы с ГОЧ 20 проходят через элемент И 17 на тактовый вход делителя 5 (фиг. 2г), выполненного на накапливающем сумматоре.

По переднему фронту каждого тактового импульса накапливающий сумматор прибавляет к своему содержимому число, выставляемое. íà его информационных входах блока 13. При переполнении накапливающего сумматора на выходе переноса появляется импульс, который поступает. на счетный вход счетчика 6 и уменьшает (увеличивает) его содержимое на единицу.

Содержимое счетчика представляет собой старшие разряды кода измеряемой величины, младшие разряды.которого составляет содержимое накапливающего сумматора, Этот код изменяется в зависимости от числа 14 импульсов опорной частоты, поступивших за измеряемый интервал времени, в соответствии с одной из градуировочных характеристик, представленных на Фиг. За и полученных для разных .значений возму5 156 щающего воздействия. Нужное изменение кода измеряемой величины P от числа N импульсов опорной частоты обеспечивается тем, что число, прибавляемое накапливающим сумматором к своему содержимому на каждом такте, представляет собой вес одного импуль.— са опорной частоты в единицах изме-ряемой величины, определяемой по известной зависимости P от N (фиг. 3а).

Вес импульса опорной частоты выставляется на входные шины делителя 5 блоком 13 памяти (ПЗУ), где этот вес записывается заранее. В ПЗУ записаны веса импульсов для нескольких зависимостей (фиг. За). Выбор нужной из них и переход с одной на другую осуществляется автоматически под действием старших разрядов кода возмущающего воздействия, поступающих с

АЦП 14 на адресные входы ПЗУ через регистр 10.

Поскольку зависимость измеряемой величины от числа N импульсов нелинейна (фиг. 3а), вес одного импульса должен изменяться. В устройстве это изменение обеспечивается тем, что адрес выбираемой ячейки ПЗУ задается старшими разрядами реверсивного счетчика 6, т.е. старшими разрядами кода измеряемой величины, При этом всякое изменение содержимого этих разрядов приводит к изменению адресуемой ячейки ПЗУ, и, соответственно, к замене на входе делителя

5 прежнего веса импульса, записанного в ячейке, адресуемой ранее, на новый, записанный в ячейке, адресуемой теперь.

При таком способе адресации ПЗУ используется кусочно-линейная аппроксимация зависимости P от N (фиг. 3б).

В пределах одного интервала линеариэации вес импульса постоянен, Переход с одного интервала линеаризации на другой происходит при изменении адресуемой ячейки. Следует отметить, что интервалы линеаризации в. данном случае имеют одинаковые проекции на ось Р.

Таким образом, при изменении числа импульсов опорной частоты N от N« до ((,. „„ код измеряемой величины, образующейся в реверсивном счетчике 6 и делителя 5 изменяется (фиг. 2д) в соответствии с одной из зависимостей, представленных на фиг. 3б. По

4728

55 заданному фронту сигнала с фИИ 21 суммирование прекращается (фиг. 2д) и в реверсивном счетчике 6 остается предварительный код измеряемой величины.

Как следует из зависимостей, представленных на фиг. 3, диапазон, в котором может лежать количество N опорных импульсов, пришедших за измеряемый интервал времени при изменении P от Р„, до Р „„, составляет му содержимое реверсивного счетчика 6 и делителя 5 при изменении N от 0 до

N,,„„не имеет принципиального значения, В устройстве код измеряемой величины на данном интервале может несколько раз пробежать весь диапазон от Р,„до Р„,„, ка к показано пунктирной пинией на фиг, 2д. Число предварительной установки реверсивного счетчика 6 (Р„ ) выбирается из условия, что код измеряемои величины должен иметь значение Р, при N =

= 1( милн

После окончания измеряемого интервала производится коррекция полученного кода измеряемой величины с использованием более подробной информации о значении возмущающего воздействия. Коррекция осуществляется эа счет добавления или вычитания поправки, соответствующей коду возмущающего воздействия, выдаваемому АЦП 14, и полученному на первом этапе предварительному коду. Прибавки заранее, определяются по двумерным градуировоч ным характеристикам частотного датчика и заносятся в ПЗУ в виде таблицы.

Процесс температурной коррекции происходит следующим образом. Нулевым сигналом с ФИИ регистр 7 переводится в третье состояние, а регистр 8 и регистр 9 — в активное состояние. Одновременно, по заднему фронту сигнала с фИИ, в регистр 8 заносятся старшие разряды предварительного кода иэмеряемои величины с выходов реверсивного счетчика 6. В результате на старшем адресном входе ПЗУ устанавливается

"0" с выхода ФИИ 21, на последующие разряды входа поступает код АЦП с выходов регистров 10 и 9, а на оставшихся младших адресных входах устанавливаются старшие разряды предварительного кода измеряемой величины, поступающие с регистра 8, Адресованной

1564728

20 оказывается та ячейка l13Y, из половины ПЗУ отведенной под таблицу поправок, которая соответствует вычисленному на первом этапе (нескорректированному) коду измеряемой величины и всем разрядам кода возмущающего воздействия. Таким образом, на выходе ПЗУ выставляется код температурной поправки. Старший разряд кода поправки является знаковым.

Код температурной поправки (без знакового разряда) записывается в счетчик ч под действием заднего фронта сигнала ФИИ, проходящего через элемент 12 задержки (фиг. 2е). По окончании записи на выходе счетчика ч появляется единичный потенциал, под действием которого импульсы опорной частоты проходят через элемент И 18 на вычитающий тактовый вход счетчика 4 и на один из тактовых входов (вычитающий или суммирующий) реверсивного счетчика 6, в зависимости от того, клкой из элементов 1 или

16 открыт под действием старшего разряда ПЗУ. Импульсы будут идти через элемент И 18 до тех пор, пока не обнулится счетчик ч и не исчезнет единичный сигнал на его выходе. На этом этап температурной коррекции заканчивается. По заданному Фронту сигнала с счетчика 4 скорректированное значение кода измеряемой величины запишется в выходной регистр 11, а код АЦП 14 в регистры 9 и 1 0. Затем начинается следующий цикл измерения.

Диаграмма работы АЦП 14 показана на фиг. 2и, Он начинает преобразование по переднему фронту измеряемого интервала и должен закончить преобразование к моменту прихода .заднего фронта сигнала с выхода счетчика ч (фиг. 2и).

При подготовке устройства к работе с конкретным частотным. датчиком вы.I полняются следующие операции.

По специальной программе, исходными,данными для которой являются двумерная градуировочная .характеристика частотного датчика и требуемая точность, на ЗВИ вычиспяется:. число предварительной установки; веса импуЛьсов опорной частоты для нескольких градуировочных характеристик, снятых при разных температурах; таблица температурных поправок,. Составляется карта прошивок ПЗУ,.одну половину которого занимает таблица температурных поправок, а другую - веса импульсов опорной частоты. Программируется и вставляется в устройство

ПЗУ, а также коммутацией входов реверсивного счетчика 6 устанавливается число предварительной установки.

Следует отметить, что число предварительной установки в данном устройстве одно для всех разнотемпературных градуировочных характеристик.

Зто свойство обеспечивается тем, что диапазон изменения кода счетчика 6 выбирается несколько большим, чем диапазон изменения кода измеряемой величины и на появляющихся за счет этого "лишних" интервалах линеаризации веса импульсов выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось равенство чисел предварительной установки всех разнотемпературных градуировочных характеристик (фиг. Зб).

Формула изобретения

1. Устройство для кодирования сиг" налов частотных датчиков, содержащее блок памяти выходной регистр, выходы которого являются выходной шиной уст30 роиства, частотный датчик, вход которого является входной шиной устройства, а выход подключен к первому входу формирователя интервала измерения, первый и второй выходы которого

35 подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика соответственно, датчик возмущающего воздействия, вход которого является дополнительнои входной шиной, а вы40 ход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразавате"

1 ля, отличающееся тем., что, с целью повышения точности,.введены делитель, частоты, элемент за45 держки, счетчик и первый, второй, третий и четвертый регистры, выходы которых подключены к соответствующим входам", кроме старшего, блока памяти, старший вход которого оЬъединен с входом элемента задержки, входами разрешения первого и второго регистров, входами занесения второго и третьего регистров, тактовым входом. ана55 лого-цифрового преобразователя вхо-У дом занесения реверсивного счетчика, входом установки в "0" делителя час-. тоты и подключен к третьему выходу формирователя интервала измерения, 1564728

10 четвертый и пятый выходы которого подключены к тактовым входам делителя частоты и счетчика соответственно, второй и третий входы подключены к выходу делителя частоты и старшему выходу блока памяти, соответстенно, а четвертый вход объединен с входами занесения третьего, четвертого и выходного регистров и подключен к выходу заема счетчика, вход занесения которого подключен к выходу weмента задержки, информационные входы объединены с соответствующими.информационными входами делителя частоты и подключены к соответствующим выходам блока памяти, информационные входы второго регистра объединены с соответствующими старшими информационными входами первого регистра, ин- 20 формационные входы которого объединены с соответствующими старшими информационными входами выходного регистра, информационные входы которого объединены с соответствующими инфор- 25 мационными входами первого регистра и подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, информационные входы которого являются шиной задания начального кода, информацион- 30 ные входы третьего и четвертого регистров подключены к соответствующим старшим и младшим выходам аналогоцифрового преобразователя соответственно.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь интервала измерения выполнен на формирователе измеряемого интервала, генераторе опорной частоты, четырех элементах И и элементе ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока, первый вход является вторым входом блока, а второй вход подключен к выходу первого элемента И, первый и второй входы которого объединены с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого является первым выходом 1лока, а первый вход является третьим входом блока, выход третьего элемента И подключен к . второму входу второго элемента И и является пятым выходом блока, первый вход третьего элемента И является четвертым входом блока, а второй вход оЬъединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к выходу генератора опорной частоты, вход формирователя измеряемого интер- . вала является первым входом блока

t а выход подключен к второму входу четвертого элемента И и является третьим выходом блока, выход четвертого элемента И является четвертым выходом блока, 1564728

Составитель В. Гейнрихс

Техред Л.Сердюкова Корректор И, Муска

Реда ктор М. Товти н

Заказ 1165 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужг.род, ул. Гагарина,101