Устройство для автоматической компенсации погрешности измерительного канала

 

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматической компенсации погрешности измерительного канала с периодической обработкой и выдачей измеряемого сигнала. Цел изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит датчик измеряемой величины, переключатель, разделитель сигналов, два генератора образцовых сигналов , два вычитателя, шифратор, дешифратор , компаратор, коммутатор, блок фиксации эталонного сигнала, прошедшего через измерительный канал. Принцип действия устройства заключается в выборе образцового сигнала, наиболее близкого по величине к измеряемому сигналу, передаче его через измерительный канал в специально выделенный интервал времени, запоминании принятого сигнала в блоке фиксации эталонного сигнала, выборе одного из образцовых сигналов второго генератора образцовых сигналов, наиболее близкого к принятому, вычитании его величины , хранящейся в блоке фиксации эталонного сигнала, и вычитании этой разности из величины принятого сигнала от датчика измеряемой величины. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4714759/24 (22) 04.07.89 (46) 07.09.91. Бюл. hh 33 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) А.C. Куменко и Ю,Н. Краюшкин (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 392463, кл. G 05 В 23/00, 19?3, Авторское свидетельство СССР

М 1070514, кл. 6 05 В 23/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЕШНОСТИ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА (57) Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматической компенсации погрешности измерительного канала с периодической обработкой и выдачей измеряемого сигнала. Целв изобретения — повышение точности измерения.

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для автоматической компенсации погрешности измерительного канала с периодической обработкой и выдачей измеряемого сигнала, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 — блок-схема шифратора; на фиг. 3 — блок-схема первого переключателя; на фиг. 4- блок-схема второго переключателя; на фиг. 5 — блок-схема дешифратора; на фиг. 6 — блок-схема коммутатора; на фиг. 7блок-схема первого сумматора; на фиг. 8— блок-схема второго сумматора; на фиг. 9— диаграмма формирования сигнала У; на

Устройство содержит датчик измеряемой величины, переключатель, разделитель сигналов, два генератора образцовых сигналов, два вычитателя, шифратор,дешифратор, комп аратор, коммутатор, блок фиксации эталонного сигнала, прошедшего через измерительный канал, Принцип действия устройства заключается в выборе образцового сигнала, наиболее близкого по величине к измеряемому сигналу, передаче его через измерительный канал в специально выделенный интервал времени, запоминании принятого сигнала в блоке фиксации эталонного сигнала, выборе одного из образцовых сигналов второго генератора образцовых сигналов, наиболее близкого к принятому, вычитании его вели- 3 чины, хранящейся в блоке фиксации эталонного сигнала, и вычитании этой разности из величины принятого сигнала от датчика измеряемой величины, 10 ил. фиг. 10 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 измеряемой величины, первый генератор 2 образцовых сигналов, шифратор 3, компаратор 4, переключатель 5, измерительный канал 6, разделитель 7 сигналов, дешифратор 8, коммутатор 9, второй генератор 10 образцовых сигналов, блок 11 фиксации эталонного сигнала, прошедшего через измерительный канал, первый вычитатель 12, второй вычитатель 13.

Шифратор (фиг. 2) 3 состоит из первого генератора тактовых импульсов 14, группы из п-1 первых триггеров 151-15>-1 со счетным входом, группы иэ и первых элементов

И 16> — 16>, первого элемента ИЛИ 17 и груп1675853

55 пы из и первых ключей 18t-18, (устройство первоначальной установки триггеров 15115>-1 не показано).

Переключатель 5 (фиг. 3) состоит из инвертора 19, первого 20 и второго 21 элемен. тов задержки, второго 22 и третьего 23 элементов И, второго 24 и третьего 25 ключей, второго элемента ИЛИ 26.

Разделитель 7 сигналов (фиг. 4) состоит из первого одновибратора 27, второго триггера 28 со счетным входом, четвертого ключа 29, второго блока 30 первоначальной, установки.

Дешифратор 8 (фиг. 5) состоит из второI го генератора 31 тактовых импульсов, пято,го ключа 32, счетчика 33 импульсов, первого регистра 34 памяти, второго 35 и третьего

36 одновибраторов.

Коммутатор 9 (фиг. 6) состоит из дешифpampa-мультиплексора 37 и группы шестых ключей 38) — 38л.

Первый вычитатель 12 (фиг. 7) состоит из первого блока 39 вычитания и второго регистра 40 памяти.

Второй вычитатель 13 (фиг. 8) состоит из . третьего регистра 41 памяти и второго блока 42 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Процесс компенсации погрешности производится периодически. Причем период измерения величины Х (период ti) чередуется с периодом выделения погрешности (период Ти, где j соответствует величие сигнала У в i-й момент времени).

В период измерения а величина Х от датчика 1 поступает через переключатель

5, разделитель 7 и измерительный канал

6 на первый вход второго вычитателя 13, приобретая погрешность измерительного канала 6 Л i=f(X;), Таким образом, в регистре 41 памяти запоминается величина

Xi+ Л i. Одновременно величина Х поступает на первый вход компаратора 4, где осуществляется поиск образцового сигнала Yll =Х (в i-й момент времени сигнал

j-ro уровня), который поступает через шифратор 3 от первого генератора 2.

Генератор 2 вырабатывает и образцовых сигналов (j=1,..., n), которые поступают на ключи 181-18л. Ключ i8 срабатывает при появлении логической единицы на выходе соответствующего элемента И

161. Продолжительность Ti включения jro ключа 18i зависит от периода-поступления импульсов 7 тактового генератора

14 и порядкового номера эталонного сигнала У .

Т)=2 r, при) о;

Т1=(2" +1), при j=n, Такая продолжительность включения и, следовательно, присутствие на выходе шифратора 3 сигнала уровня У формируется схемой управления, состоящей из триггера

151 со счетным входом, срабатывающего по переднему фронту, и триггеров 152 15п-1, срабатывающих по заднему фронту импульса, элементов И 161 — 16>. Длительность сигнала У> увеличена на время t за счет элемента ИЛИ 17, Диаграмма, поясняющая работу шифратора 3, приведена на фиг. 9, на которой показан процесс формирования на выходе шифратора 4-ступенчатого сигнала (п=4), каждая ступенька которого имеет определенную величину У и длительность Ti, т.е. и роисходит широтно-им пуп ьс ная модуляция сигнала Уь Ступеньки имеют равномерную,дискретность по амплитуде ЛУ, В результате работы шифратора 3 на второй вход компаратора 4 поступает ступенчатый (фиг. 9) калиброванный по амплитуде и длительности сигнал, Компаратор 4 выбирает "ступеньку" образцового сигнала, наиболее близкого к измеряемому, и на его выходе появляется сигнал управления Z, поступающий на управляющий вход переключателя 5, Компаратор 4 работает по следующему алгоритму

1, при Xi — Yi — 0,5Лу «О;

О, при Х вЂ” Yi — 0,5 Л y > О.

Таким образом, при Xi = YiI компаратор

4 выдает сигнал Z=1 и система иэ периода измерения ti переходит в период выделения погрешности Tii.

Сигнал Z=1 через инвертор 19 и элемент И 22 отключает ключ 24 и с временной задержкой t>, формируемой элементом 21 задержки, включает через элемент И 23 ключ 25. В результате датчик 1 отключается от элемента ИЛИ 26 и измерительного канала 26, а через шифратор 3 подключается эталонный сигнал Уи от генератора 2 образцовых сигналов.

Обратный переход из периода выделения погрешности Tii в следующий период измерения т + происходит при изменении сигнала Z (Z=O), что приводит к отключению третьего ключа 25 и включению с временной задержкой Tg, формируемой элементом

20 задержки, ключа 24.

На временной диаграмме работы системы (фиг. 10) показаны импульсы Z на выходе компаратора 4 и, следовательно, диаграмма чередования сигналов Xi и Уу

1675853 на выходе измерительного канала 6. Чере- Учитыва, о Л вЂ” Л д д тывая, что н-1- Л - д и д являдование сигналов Х и Уц происходит с ются вел т я величинами второго порядка малости нию с погрешностью Л г» 4 — д, соответствующими временными эадерж- по сравнению с пог имеется значительное повышение точности .В период выделения погрешности Ти 5 измерения. закодированный широтно-импульсной модуляцией сигнал Уи через первый 5, второй

7п к

Фор переключатели и измерительный канал 6, Устройств ормула изобретения стройство для автоматической комприобретая погрешность AJJ=fpJJ), посту- пенсации пог и нсации погрешности измерительного ка,тель 13, пает на дешифратор 8, блок 11 и на вычита- .10 нала, соде рж н ла, содержащее первый и второй вычитатели, первый и второй генераторы

В моменты срабатывания переключате- образцовых с цовых сигналов, и датчик измеряемой ля 5 возникает временное прерывание сиг- величины выхо, выход первого вычитателя являнала (импульс длительностью ti). Этот ется выходом одом устроиства, а его вход вычитаимпульс через измерительный канал 6 по- 15 емого соеди соединен с выходом второго ступает на одновибратор 27 разделителя 7. вычитателя о т л и ч а ю

Одновибратор 27 выдает импульс, переклю- с целью повыше т л и ч а ю щ е е с я тем, что, ль повышения точности измерения, в

29. чающий триггер 28 и соответственно ключ него введены б о ф . В исходное состояние триггер 28 пере- сигнала, прошедшего через изме ительводится блоком 30. ный канал, коммутатор, компаратор, переСигнал (YJI+ HAJJ) с второго выхода раз- ключатель раз разделитель сигналов, делителя 7 поступает на блок 11, ключ 32 и шифратор и деш ф на одновибраторы 35 и 36. т ридеши ратор,причемвходдатчика измеряемой величины соединен с

Одновибратор 35 срабатывает по пере- первым информационным входом переднему фронту импульса, приводя счетчик 33 25 ключателя и первым входо в м входом компаратора, в исходное состояние, Одновременно ключ второй вход ко-орого с

32 открывается и пропускает импульсы от информационным входом переключателя и генератора 31 на вход счетчика 33, Счет выходом шифратора ф и ратора, информационные вхоимпульсов продолжается до окончания ды которого соединены с выходами х дами первого (JJ J() тогда ключ 32 закрыва- 30- генератора образцового сигнала, управляюется, одновибратор 36, срабатывающий щий вход переключателя соединен с выхопо заднему фронтуимпульса, инициирует дом компаратора, а выход является запись информации со счетчика 33 в ре- выходомустройствадля подключенияквхогистр 4.

Б ду измерительного канала, вход разделитеY + Л о момент лок 11 запоминает величину сигнала 35 ля сигналов является входо входом устроиства для (у+ р) до момента прихода следующего подключения к выходу измерительного касигнала Yi(i+1)+ Л (1+1).С выхода регистра нала, первый выход соединен с входом

34 сигнал, характеризующий длительность уменьшаемого второго вычитателя, второй

TJJ, поступает на дешифратор-мультиплек- выход — с входом дешифратора и входом сор 37, который подключает один из ключей 40 блока фиксации эталонного сигнала, про38 . Таким образом, происходит выделение шедшего через измерительный канал, выход сигнала YJt, поступающего от генератора t0 которого соединен с входом уменьшаемого образцовых сигналов. Генераторы 2 и 10 второго вычитателя, вход вычитаемого кообразцовых сигналов должны быть настро- торого соединен с выходом коммутато а мутатора, енытак,чтобы вь|полнялось условие 45 информационные входы которого соедиУ -У1= д «Л . нены с выходами второго генератора обСигнал YJJ поступает на первый вход разцовых сигналов, а вход адреса с блока 39, где определяется разность (по- выходом дешифратора, при этом шифрагрвшность измерительного канала 6) тор содержит генератор тактовых импуль(QJ<+ YJi) — Yi = AJI+ б), 50 сов, группу n — 1 1риггеров, группу и которая запоминается в регистре 40. элементов И, элемент ИЛИ и группу и клюНа этом заканчивается период выделе- чей, информационные входы которых явния погрешности Т . и система переходитк ляются информационными входами следующему периоду измерения «+1, в те- шифратора, выходы обьединень; и являются чение которого на вход регистра 41 посту- 55 выходом шифратора, управляющие входы пает величина (Х + + Л + ). ключей групп с первого no (n — 1)-й соединен

Вблоке42происходиткомпенсацияпо- с выходами соответственно элементов И грешности измерительного канала 6 группы с первого по (n — 1)-й, входы которых (Хм1+ Л +1) — (Л + д ) = Х +1+ д — д . соединены с инверсными выходами групп

1675853 триггеров, прямой выход каждого триггера группы, кроме (п-1)-го,соединен со счетным входом последующего триггера группы, счетный вход первого триггера группы соединен с прямым выходом генератора тактовых импульсов и и-м входом и-го элемента

И группы, инверсный выход генератора тактовых импульсов соединен с и-м входом первого элемента И группы, первый и второй входы и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с, прямым выходом

5 (n — 1)-го триггера, выходом и-го элемента И группы и управляющим входом и-го ключа группы.

1675853

1675853

19

9ц

l — Ф вЂ”

9 4Ьг.8

/ЦР3 юЮ

fi .лллллллллз .% Г Г1 Г Г 1 Г1

% 3 1 Г 1.

«i

rgч, л

6g I . Г1

6 à 1 — . — .-3

rlÄг — —

1675853

7i

Редактор В. Данко

Заказ 3002 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Й/хОЮБ/

&акод

Составитель В. Гришин

Техред М. Моргентал Корректор С. Черни

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