Устройство для дискретизации измерительных

 

О П ИС-АНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

36744

Ссюа Ссеетскик

Сациалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 05. т 111.1970 (№ 1471879/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 23,1.1973. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 19.iii.1973

М. Кл. G 08с 13/00

Комитет пс делан изобретений и открытий при Совете Мииистрсе

СССР

УДК 621 398(088 8) Amop изобретения

А. Ф. Терещенко

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

СИ ГНАЛОВ

Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть применено в телеметрии и при точной магнитной записи механических и тепловых величин для временного уплотнения измеряемых сигналов.

Известны устройства для дискретизации измерительных сигналов, содержащие в каждом канале параметрические датчики и резисторы, соединенные между собой по мостовой схеме, интеграторы, формирователи, ключи и генератор импульсов.

Однако извсстные устройства применимы только для процессов, ограниченных по частоте, причем верхняя частота изменения входного воздействия должна быть по меньшей мере в два раза ниже значения несущей частоты fo — — 1/Тс (согласно теореме Котельникова). Однако измеряемые процессы зачастую занимают более широкую полосу частот, значительно превышающую границу 0,5 fo.

При наличии высокочастотной помехи

/ т)0,5 fo во входном воздействии периодическая выборка непосредственно входной функции приводит к образованию низкочастотной паразитной модуляции выходных импульсов, что эквивалентно присутствию входного ложного воздействия низкой, в частности нулевой, частоты.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что вход мостовой схемы соединен через формирователь с генератором импульсов, а выход через интегратор, параллельно которому включены резистор и ключ, и другой ключ, соединенный с генератором, подключен к выходной клемме устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дискретизации измерительных сигналов, на фиг. 2 — блок-схема управляющего автогенератора.

Устройство дискретизации содержит два канала 1 преобразования физической величины и общие для них выходные клеммы 2, зашунтированные нагрузочным сопротивлением т, и генератор 4 управляющих импульсов с постоянным периодом следования Т,, имеющий две секции выходных зажимов 5т — 7 и б2 — 7а.

Первый канал преобразования содержит последовательно включенные звенья: мостовую или потенциометрическую схему 8т с параметрическим датчиком 9ь усиливающий интегратор 10ь накопительный конденсатор 11т которого зашунтирован разрядным ключом

12,, и последовательный ключ 18ь Управляющие входы ключей 121 и 18, присоединены к выходам генератора 4. Питающая цепь мосто30 вой или потенциометРической схемы 8т пРи367443

3 соединена к генератору 4 через формирователь 14 однополярного треугольного импульса с выходным зажимом 15 .

Второй канал преобразования выполнен идентично и содержит одноименные звенья с индексом

Управляющие и питающие датчики импульсы напряжения (тока) на выходах 5> — 7ь 15 относительно импульсов на выходах 5 — 7, 15> смещены но времени на половину периода То.

Ключи 12ь 12, и 18, 18 основное время разомкнуты и замыкаются лишь на короткий промежуток времени при выработке генератором 4 импульса на соответствующем выходе.

Генератор управляющих импульсов может быть выполнен, например, по схеме, представленной на фиг. 2. Он содержит автогенератор

16 с частотой 21ТО, триггер 17 и два ждущих блокинг-генератора 18> и 18., подключенных к противоположным плечам триггера через дифференцирующие цепи 19 и 19., соответственно. С приходом запускающего импульса на блокинг-генератор его транзистор (лампа) отпирается и на выходе 5 (5>) вырабатывается кратковременный импульс положительной полярности, после чего транзистор запирается и на выходе 6 (6.) формируется кратковременный импульс-выброс, замыкающий разрядный ключ интегратора.

В качестве формирователя 14> или 1А однополярных треугольных импульсов можно использовать интегратор с принудительным разрядом его накопительного конденсатора в конце каждого периода интегрирования двухполярного прямоугольного импульса с выхода триггера 17. Треугольные импульсы на выходах формирователя начинают нарастать в каждом цикле с нулевого значения со сдвигом во времени на половину периода Тр на выходе 15< по отношению к выходу 15 .

Датчики 9> и 9. расположены на измеряемом объекте в непосредственной близости один от другого, воспринимая практически одну и ту же физическую величину (т. е. величину в одной точке) .

Устройство дискретизации работает следующим образом.

С моментом io поступления на датчики входного воздействия почти совпадает начало формирования треугольного импульса U>„-, питающего мостовую схему 8> первого канала, на измерительной диагонали которой вырабатывается напряжение U8,, нарастающее приблизительно от нуля по линейному закону в течение 0,5 То и спадающее во второй полупериод также по линейному закону до нуля, Это напряжение поступает на вход предварительно разряженного интегратора 161,, напряжение которого с1щ„непрерывно нарастает во времени. Блокинг-генератор 18 вырабатывает короткий импульс U8,, замыкающий ключ 18,. При этом интегрированный сигнал передается на выходные клеммы 2 и в нагрузку 3, т. е. производится кратковременная где

45 Практически предлагаемое устройство может быть выполнено в нескольких вариантах.

В частности, интеграторы могут быть построены о известной схеме на базе операционных усилителей постоянного тока с конденсатором

50 в цепи обратной связи. При этом одновременно с интегрированием при соответствующем выборе Т„и т„„, можно получить усиление сигнала. Возможно также выполнение устройства с разделением функций усиления и ин55 тегрирования при применении самостоятельных звеньев, в частности дифференциального усилителя и пассивного интегратора. Схема включения датчиков может быть выполнена мостовой, полумостовой, дифференциальной и

60 потенциометрической, причем входная измерительная схема может содер>кать от одного до четырех датчиков. Ключи в устройстве дискретизации могут сыть выполнены на интегральных прерывателях, оиполярных или по65 левых транзисторах.

4 выборка напряжения интегратора. После размыкания данного ключа в момент 4 ключ 12 интегратора 10 кратковременно замыкается, н накопительный конденсатор с,ыстро разр:,—

5 жается до нуля. После возврата интегратора в исходное положение начинается новый период преобразования входной величины.

Одновременно с рассмотренными процессами измеряемая вели нна преобразуется во

10 втором канале. Однако здесь треугольный импульс, поступающий па питающую диагональ мостовой схемы 8., и моменты выборки напряжения интегратора 10 и возврата его в нулевое положение сдвинуты на половину пе15 риода Т„по отношению к аналогичным процессам в первом канале. Поэтому в установившемся режи ме интервалbI изменения напряжения питания мостовой схемы 8 и время непрерывного интегрирования равны периоду

20 Т,, моменты же выработки вторым каналом выходных ЛМ импульсов оказываются смещенными на половину периода.

Таким образом, зместо непосредственной выборки входной величины, как в обычных

25 устройствах дискретизации или как в обычных АИ модуляторах, в предлагаемом устройстве осуществляется предварительная интегральная обработка сигнала при двухкратном периодическом усре."ненни измеряемой вели30 чины.

При постоянном значении измеряемой величины Р амплитуда выходного импульса U определяется следующим выражениями

u,=ср„с, = с, " и„-„„„

ИН

С. — коэффициент преобразования даччика;

U<,„... — амплитуда треугольного им40 пульса на выходе формирователя; т„.„, — постоянная времени интегратора.

367443

Предмет изобретения

72

Ри. ?

Составитель Г. Ставцева

Техред Л. Грачева

Редактор И. Орлова

1;орректор!.!: E. Талалаева н Е. Денисова

Заказ 537,!12 Изд. ¹ 1150 Тираж 502 Подписное

1д11И11ПИ 1Соз!итета по делам !:зобретени!! и откр!т!и! при Соне!е Ми шстров СССР

Москва, Ж-35, Раушскан наб.,,1,. 4 5

Типо! ра(1)ин, Ilp. Ctl!1 I HQB

Предлагаемое устройство обеспечивает эффективное подавление высокочастотных входных воздействий, период которых равен или меньше значения Та, при этом фактическое значение частоты дискретизации составляет

2/То. Таким образом, верхняя частота измеряемого процесса должна быть не ниже 1, T„.

Устройство для дискретизации измерительных сигналов, содержащее в каждом канале параметрические датчики и резисторы, соединеш1ые между собой по мостовой схеме, интеграторы-формирователи, ключи и генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью

5 повышения надежности работы устройства, вход мостовой схемы соединен через формирователь с генератором импульсов, а выход через интегратор, параллельно которому включены резистор и ключ, и другой ключ, 10 соединенный с генератором, подключен к выходной клемме устройства.