Способ запуска устройств, оперирующих с преоразованными в частоту следования импульсов входными воздействиями

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ii 7449 3

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву Н 472451 (51)М, Кл.

Н 03 К 13/00 (22) Заявлено 23. 11.77 (21) 2549144/18-21 с присоединением заявки ¹â€”

Гооударстеенный комитет (23) Приоритет— по делам нэооретеннй н открытий

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень ¹ 24 (53) т ДК 621. .374.33 (08.8. 8) Дата опубликования описания 02.07.80 (72) Авторы изобретения

Г. Л. Ьиланов и А. С. Голубков (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАПУСКА УСТРОЙСТВ, ОПЕРИРУЮШИХ

С ПРЕОБРАЗОВАННЫМИ В ЧА.СТОТУ СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ ВХОДН6(МИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ где

Изобретение относится к импульсной и информационно-измерительной технике, может быть использовано в устройствах квантования по уровню непрерывных процессов и в устройствах определения моментов наступления событий, оперирующих 5 с сигналами, представленными в частотной форме.

Известен способ запуска устройств, оперируюших с преобразованными в час10 тоту следования импульсов входными воздействиями по основному авт.св.

М 47 245 1 (11

Этот известный способ основан на нахождении возникаюшего при изменении уровня входного воздействия расхождения между зарегистрированным, взятым в качестве опорного, и последующими значениями сигнала путем формирования последовательности импульсов постоянной амплитуды, длительность которых в фиксированное число раз меньше зарегистрированного периода сигнала, восстановления из сформированной последовательности импульсов непрерывного сигнала, сравнения его текушего значения с.постоянным напряжением, в фиксированное число раз меньшим амплитуды сформированных импульсов, и выработки команды управления на запуск в моменты равенства сравниваемых напряжений.

При реализации данного способа обеспечивается слежение за относительным отклонением частоты с выработкой сит налов управления в моменты достижения текущим значением отклонения величины, равной относительной погрешности квантования сигнала по уровню

F; — значение частоты сигнала в момент выработки команды управления;

f. — зарегистрированное значение

i-1 частоты сигнала, принятое в качестве опорного, 7 44963 4.

"ср

10 имеем

55 — постоянное напряжение, с которым сравнивается восстановленный непрерывный сигнал, амплитуда импульсов сформированной последовательности, — относительная погрешность квантования сигнала r„o уровню.

В случае использования преобразователя с линейной характеристикой входное воздействие-частота, проходящей через начало координат

F=K P где F — частота сигнала, Р— входное воздействие, — постоянный коэффициент, характеризующий крутизну преоб ра зо ва ния, Р; — Pi 1 ,-1 т.е. выработка команд управления на запуск устройств производится при отклонении ВхОднОГО воздействия на заданну1с Величину. Однако В информационно-измерительной технике чаще всего используются измерительные преобразователи с начальной частотой (соответствует нулевому входному воздействию}, неравной нулю, Это обусловлено стремлением улучшить метрологические и технические характеристики при работе в начальной части рабочего диапазона. Кроме того, характеристика преобразователя часто существенно нелинейна. Например, характеристика широко применяемых вибрационночастотных датчиков описывается выражением

" = "о 4 1 +2 = Fo + го (0.25 + 0.. >) Z, Где Fo =6000 (1+ О,Х) Гц — начальная частота датчика, g — величина, зависимая от входного воздействия Р, В этих случаях известный способ 1.Ц имеет ограниченные возможности применения, поскольку квантование сигнала по уровню с постоянной относительной погрешностью квантования приводит к существенно неравномерному квантованию входного воздействия, Белью изобретения является увеличение постоянства относительного шага квантования входного воздействия по уровню при начальной частоте, не равной нулю.

Для достижения поставленной цели при способе запуска устройств, оперирующих с преобразованными в частоту следова15

45 ния импульсов входными воздействиями, основанном на нахождении возникающего при изменении уровня входного воздействия расхождения между Зарегистрированным Взятым B качестве опорнОГО и последующими значениями сигнала с применением восстановления и сравнения аналоговых сигналов и использования найденного расхождения для управления, формирования последовательности импульсов постоянной амплитуды, длительность которых в фиксированное число раз меньше, зарегистрированного периода сигнала, из сформированной последовательности импульсов восстанавливают сигнал и сравнивают его текущее значение с постоянным напряжением, в фиксированное число раз меньшим амплитуды сформированных импульсов, формируют дополнительную последовательность импульсов постоянной амплитуды, частота следования которых соответствует начальной частоте, полярность соответствует знаку разности между текущим и . зарегистрированным значениями сигнала, длительность импульсов равна, а амплитуда меньше амплитуды импульсов последовательности, несущей информацию о величине и знаке расхождения между текущим и зарегистрированным значениями сигнала, в исло раэ, пропорциональное заданной относительной величине шага квантования, и восстанавливают из дополнительно сформированной последовательности импульсов постоянное напряжение, используемое при сравнении аналоговых сигналов.

Если на некотором участке рабочего диапазона преобразователя характеристика входное воздействие — частота с допустимой погрешностью аппроксимируется отрезком прямой, продолжение которой пересекает ось частот в точке, соответствую— шей начальной частоте, то справедливо выра же ние

Д Pi - Pi-1 Ft Fi-1 О "1 " -1, Fi 1 o

Р1 Г1Г С» а Г где g заданное относительное приращение входного воздействия, отку да т.е. в момент равенства напряжений, восстановленных из последовательностей импульсов одинаковой формы, одна иэ которых несет информацию о расхождении между текущим и зарегистрированным значениями сигнала, а другая — о расхождении между зарегистрированным и начальным значениями сигналов, имеющих одинаковую длительность импульсов и разные амплит15 744 ды, относительное приращение входной величины равно отношению амплитуд указанных последовательностей импульсов. Изменением соотношения амплитуд импульсов устанавливают заданную относительную погрешность квантования входного воздействия по уровню. Для фиксации заданных положительных и отрицательных приращений входног о воздействия формируют последовательность импульсов, несуших информацию об относительной величине разности зафиксированной и начальной частот, соответственно положительной и отрицательной полярности. Если характеристика первичного преобразователя криволинейна и аппроксимируется рядом отрезков прямых, то при переходе с одного участка рабочего диапазона на другой изменяют частоту импульсов соответствуюшей последовательности, делая ее равной новому значению щ0 частоты.

На чертеже представлен один из возможных вариантов устройства,реализу — юшего способ.

Выход частотного датчика 1, на вход 25 которого подается контролируемое входное воздействие 2, подсоединен к первым входам измерителя 3 периода частотного сигнала и формирователя 4 импульсов, а также ко входу блока 5 дискри- 30 минаторов частоты, выход которого подключен ко входу задатчика 6 начальных частот, подсоединенного выходом к первому входу формирователя 7 импульсов.

Выход измерителя 3 периода через ре- з5

"истр 8 памяти связан со вторыми входами формирователей 4 и 7, выходы которых через фильтры 9 и 10 нижних частот соответственно подключены ко входам элемента 11 сравнения. Выход элемен- 40 та сравнения соединен с обнуляюшим входом регистра 8 памяти и входом управления измерителя 3 периода.

Частотный датчик 1, имеюший нелинейную характеристику, аппроксимируемую 45 отрезками прямых, продолжения которых пересекают ось частот в точках, соответствуюших начальным частотам, преобразует входное воздействие 2, поступаюшее на его вход, в поток электри- М ческих импульсов. Мгновенная частота следования этих импульсов пропорциональна уровню входного воздействия. По командам,. поступаюшим с выхода элемента 11 сравнения в моменты:,равенства 55 напряжений на ее входах, обнуляются регистр 8 памяти и счетчик 3 измерителя периодов. С прихоцом ближайшего во

963 6 времени импульса частотного датчика 1 на другой вход измерителя периода, пос-ледин и регистрирует длительность периода частотного сигнала, соответствующую мгновенному значению входного воздействия. Зафиксированное значение периода используется при формировании двух последовательностей прямоугольных импульсов одинаковой длительности формирователями 4 и 7.

С выхода формирователя 4 импульсов на вход фильтра 9 нюкних частот поступают импульсы, частота следования которых равна текушему значению частоты сигнала частотного датчика 1, а длител» ность — половине зарегистрированного периода. Эта последовательность чмпульсов несет информацию об относительной величине и знаке расхождения между текушим и зарегистрированным значениями сигнала, С выхода формирователя 7 импульсов на вход фильтра 10 нижних час тот поступают импульсы той же, что и с выхода формирователя 4, длительности, но частота их равна начальной частоте, соответствующей участку характеристики частотного датчика, на котором происходит работа. Эта последовательность импульсов несет информацию об относительной величине разности зафиксированной и начальной частот. Восстановленные фильтрами 9 и 10 нижних частот аналоговые значения сигналов поступают на входы элемента 11 сравнения. Поскольку амплитуды сформированных последовательностей импульсов отличаются в число раз, пропорциональное заданной относительной величине шага квантования входного воздействия по уровню, то осаждая очередная дискретизация сигнала частотного датчика будет происходить при отклонении текущего значения входного воздействия на эту заданную величину.

При переходе в процессе слежения за текушим значением входного воздействия на другой участок аппроксимируемой отрезками прямой характеристики частотного датчика 1 блоком 5 дискриминаторов частоты вырабатывается перецаваемая на задатчик 6 начальных частот команда, по которой с выхода его на вход формирователя 7 импульсов начинает поступать частотный сигнал, соответствующий новому значению начальной частоты.

Обеспечение постоянства относительного шага квантования входного воздействия по уровню независимо от наличия начального сдвига по частоте и нелинейности характеристики первичного измерительного преобразователя входное воздействие-частота существенно расширяет функциональные возможности и область применения способа запуска устройств onel рирующих с преобразованными в частоту следования электрических импульсов входными воздействиями.

Форм у ла изобретения о

Способ запуска устройств, оперирующих с преобразованными в частоту следования импульсов входными воздействиями по авт.св. № 472451, о т л и ч а ю — 15 шийся тем, что, с целью увеличения постоянства относительного шага квантования входного воздействия по уровню при начальной частоте, не равной нулю, формируют дополнительную последователь- щ кость импульсов постоянной амплитуды, 63 8 частота следования которых соответствует начальной астоте, полярност ь соответствует знаку разности между текущим и зарегистрированным значениями сигнала, длительность импульсов равна, а амплитуда меньше амплитуды импульсов последовательности„несущей информацию о величине и знаке расхождения между текущим и зарегистрированным значениями сигнала, в число раз, пропорциональное заданной относительной величине шага квантования, и восстанавливают из дополнительно сформированной последовательности импульсов постоянное напряжение, используемое при сравнении аналоговых сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство № 472451, кл, Н 03 К 13/00, 19.06.7 2.

Составитель В. Чижов

Редактор Е. Караулова Техред O Андрейко Корректор Г. Назарова

Заказ 3682/15 Т G>K 99 5 П о дпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4