Телеметрический преобразовательчастота-напряжение

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< в822343 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 070б.79 (21) 2776990/18-21 с присоединением заявки ¹ ,(23) Приоритет

Опубликовано 1504.81,6юллетеиь № 14

Дата опубликования описания 1504.81

<5 )М. К .

Н 03 К 13/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Авторы . изобретения

В.К. Колесниченко, В.Н. Покатаев, М.А, Родина, В.Г. Ткалич и С.Г. Ткачев (71) Заявитель (54) ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЧАСТОТА — НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к импульсной технике и используется для преобразования информации импульсных датчиков в аналоговый сигнал.

Известен телеметрический преобразователь частота — напряжение, включающий в себя формирователь длительности, нормализатор амплитуды, интегратор, при этом входная частота с помощью формирователя длительности преобразовывается в последовательность импульсов нормируемой длительности. В дальнейшем импульсы нормализуются по амплитуде и заряжают интегратор, причем каждый импульс приносит постоянное количество электричества. Напряжение на интегрирующем конденсаторе оказывается пропорциональным количеству входных импульсов в единицу времени (11 .

Недостатком данных преобразователей частота — напряжение является значительная погрешность их выходных характеристик из-за ухода параметров электрорадиоизделий в процессе их старения и под воздействием внешних дестабилизирующих факторов, а также его значительная погрешность на начальном участке работы вследствие переходных процессов, обусловленных постоянной времени интегратора.

Цель изобретения — повышение точности телеметрического преобразователя частота — напряжение эа счет снижения погрешностей от изменения параметров электрорадиоизделий вслед" ствие старения и под воздействием внешних дестабилизирующих факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в телеметрический преобразователь частота — напряжение, содержащий последовательно соединенные нормализаторы длительности и амплитуды импульсов, интегратор, выходной смеситель, входную и выходную шины, введены генераторы верхней и нижней калибровочных частот, .генератор тактовой частоты, формироватедь отключения калибровки, формирователь начала работы, элемент ЗИ, элемент

4 И, элемент 2 ИЛИ, элемент 3 ИЛИ, причем выходы генераторов верхней и нижней калибровочных частот соответственно соединены с первым входом элемента 3 И и четвертым входом элемента 4 И, инверсный выход генератора тактовой частоты соединен со вторым входом элемента 4 И, а прямой со вторым входом элемента 2 ИЛИ, вы822343 ход которого соединен со вторым входом элемента 3 И, третьи входы элементов 3 И и 4 И соединены с инверсным выходом формирователя отключения калибровки, прямой выход которого соединен с входом формирователя начала работы, выход которого соединен со вторым входом выходного смесителя, а вход подключен к шине входного сигнала, которая также соединена с третьим входом элемента 3 ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами элементов 2 И и

3 И, а выход — со входом нормализатора длительности.

Кроме того, для повышения точности эа счет исключения погрешности от переходных процессов, введены реле времени и триггер управления, причем вход реле времени соединен с прямым выходом генератора тактовой частоты, прямой выход реле времени 20 связан с 5-входом триггера управления, а инверсный выход реле времени соединен с й-входом триггера и управления прямым выходом формирователя

Отключения калибровки, прямой выход 25 триггера управления соединен с первым входом элемента 2 ИЛИ, а инверсный — с первым входом элемента 4 И .

Кроме того, для получения информации о значениях верхней и нижней калибровочных частот, выходы генераторов калибровочных частот соединены с раздельными входами генератора тактовой частоты.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя, на фиг. 2 даны эпюры выходного напряжения преобразователя.

Телеметрический преобразователь

:астота — напряжение состоит из последовательно соединенных нормализа- 40 тора 1 длительности, предназначенного для преобразования входного сигнала в импульсы стандартной длительности, нормализатора 2 амплитуды, предназначенного для стабилиза- 4 ции по амплитуде импульсов нормализатора 1 длительности, интегратора

3, служащего для преобразования сформированных импульсов в постоянное напряжение, пропорциональное числу у0

: входных импульсов в единицу времени и выходного смесителя 4, предназначенного для передачи на выходную шину 5 сигнала с интегратора 3 и формирователя 6 начала работы, шины 7 входного сигнала, формирователя 8 отключения калибровки, генераторов 9 и 10 калибровочных частот, генератора 11 тактовой частоты, элемент 3 И 12, элемент 4 И 13, элемент

2 ИЛИ 14, элемент 3 ИЛИ 15, триггера 40

16 управления и реле 17 времени.

Работа преобразователя происходит следующим образом.

После подачи питания на вход реле 17 времени начинают поступать Я импульсы с генератора 11.тактовой частоты. Триггер 16 управления по входу R устанавливается в исходное состояние. С инверсного выхода триггера 16 управления подается разрешающее напряжение на первый элемента

4 И 13. Формирователь 8 отключения калибровки находится в исходном состоянии, при котором разрешающее напряжение с его инверсного выхода поступает на третьи входы элементов 3 И

12, .4 И 13. Генераторы 9 и 10 выдают калибровочные частоты на первый и второй входы тактового, генератора 11, который начинает формировать временной интервал Т подачи частоты генератора 9 на вход измерительного тракта.

По длительности импульса калибровки Т ., зафиксированного телесистемой, при постоянном коэффициенте стабилизации производится анализ ухода частоты 5.(в процессе эксплуатации. При формировании генератором

11 длительности Т, разрешающее напряжение с его прямого выхода через второй вход элемента 2 ИЛИ 14 подается на второй вход элемента 3 И 12, через первый вход которого проходит частота f(генератора 9 на первый вход элемента 3 ИЛИ 15, а с нее на вход нормализатора 1 длительности измерительного тракта. Нормализатор

1 длительности преобразовывает частоту f в импульсы стандартной длительности, которые ограничиваются но амплитуде нормализатором 2 амплитуды, преобразовываются в постоянное напряжение интегратором 3 и через первый вход смесителя 4 поступают через выходную шину 5 на регистратор (на фиг. 1 не показан) в виде найряжения U = f(f ) на.время Т,(.

После окончания формирования интервала Т4 генератор 11 начинает формировать временной интервал Т подачи частоты fg генератора 10 на вход измерительного тракта.

По длительности импульса калибровки Т, зафиксированного телесиотемой, при постоянном коэффициенте стабилизации можно производить анализ ухода частоты f2 в процессе эксплуатации.

При формировании тактовым генератором 11 длительности Т< разрешающее напряжение с его инверсного выхода (разрешающее напряжение на прямом выходе отсутствует) поступает на второй элемент 4 И 13, через четвертый вход которого проходит частота генератора 10 на второй вход элемента 3 HJIH 15, а с нее на вход нормализатора 1 длительности измерительного тракта. Нормализатор 1 длительности преобразовывает частоту в импульсы стандартной длительности, которые ограничиваются по амплитуд

822343 нормализатором 2 амплитуды, преобразовываются в постоянное напряжение интегратором 3 н через первый вход смесителя 4 поступают через выходную шину 5 на регистратор в виде напряжения 02 = 1(12) на время Т2. После окончания формирования генератором

11 интервала Т2 генератор 11 вновь формирует. интервал Т» и т.д. После срабатывания реле 17 времени через время Т = t2- t» (момент времени с2) последнее опрокидывает триггер

16 управления, который по инверсному выходу запрещает прохождение частоты fz через элемент 4 И 13 и разрешает по прямому выходу через элемент 2 ИЛИ 14 постоянное прохождение частоты f» генератора 9 в измерительный тракт, удерживая выходное напряжение на уровне 0 » = f(f» ) до прихода рабочего сигнала. С приходом рабочего сигнала в момент времени t q формирователь 8 отключения калибровки запрещает по инверсному выходу прохождения частот калибровки f » и fZ через первый вход элемента 3 H 12 и через четвертый вход элемента 4 И 13 на все время действия на входе преобразователя рабочего сигнала. Сигнал с прямого выхода формирователя 8 отключения калибровки возвращает триггер 16 управления в исходное состояние и запускает формирователь 6 начала работы, который через второй вход смесителя 4 и выходную шину 5 выдает в регистратор импульс длительностью ñ и амплитудой 0 3, соответствующий началу поступления на вход преобразователя рабочего сигнала. Входной сигнал с шины 7 через третий вход элемента 3 ИЛИ 15 поступает на вход измерительного тракта.

Измерительный тракт формирует на выходе напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, т.е.

U abler(. f (&Х.)

При этом время переходного про" цесса определяется разницей частот

f+<и f» и, поскольку f» соответствует началу измеряемого диапазона, то время переходного процесса и ошибка, вызываемая им, сводядря к минимуму (при f >z = f» переходной процесс практически отсутствует).

Измерение напряжения входного сигнала производится в пределах диапазона, определяемого напряжениями калибровки О» и 02, соответствующими калибровочным частотам f» и откуда по текущему значению

US „ всегда можно перейти к значению fgq . Поскольку в формировании

U» и 02 участвовали электрорадиоиэделия измерительного тракта, погрешности от ухода их параметров и от ухода момента начала калибровки исключаются при преобразовании вход ного сигнала. Аналогично корректиру" ются на основании зафиксированных длительностей Т» и Tg и значения калибровочных частот f» и f>, т.е. я — 0„.

О2 О»

После окончания рабочего сигнала (момент времени с4) отключается формирователь 8 исключения калибровки, Сигнал с его инверсного выхода разрешает прохождение частот Г» и fZ через первый вход элемента 3 И 12 и четвертый вход элемента 4 И 13.

Сигнал с инверсного выхода триггера

16 управления поступает на первый вход элемента 4 И 13. Калибровочные частоты по сигналу с генератора 11 тактовой частоты вновь начинают на время Т» и Т поступать в измерительный тракт, осуществляя его калиб- . ровку напряжениями 0» и UZ. Повтор20 ная калибровка выявляет уход параметров электрорадиоизделий, позволяет провести соотаетствующую экстраполяционную корректировку выходного сигнала преобразователя в процессе его

25 работы.

Благодаря введению в преобразователь цепи калибровки осуществляется проверка измерительного тракта до начала и после окончания работы двуд0 мя частотами, которая позволяет исключать погрешность выходной характеристики преобразователя, вызываемую уходом параметров электрорадиоизделий вследствие старения и под воздействием дестабилизирующих факторов и приводит к уменьшению погрешности за счет переходного процесса на начальном участке характеристики..

Формула изобретения

1. Телеметрический преобразователь частота-- напряжение, содержащий

45. последовательно соединенные нормализаторы длительности и амплитуды импульсов, интегратор, выходной сме-. ситель, входную и выходную шины, отличающийся тем, что, 50 с целью повышения точности за счет снижения. погрешностей от изменения параметров электрорадиоизделий вслед ствие старения и под воздействием внешних дестабилизирующих факторов, в него введены генераторы верхней и нижней калибровочных частот, генератор тактовой частоты, формирователь отключения калибровки, формирователь начала работы, элемент 3 И, элемент 4 И, элемент 2 ИЛИ, элемент

60 3 KJIH, причем выходы генераторов верхней и нижней калибровочных частот соответственно соединены с первым входом элемента 3 И и четвертым входом элемента 4 И, инверсный выход

65 генератора тактовой частоты соеди822343 Puz,!

zzz= ю((ВНИИПИ Заказ 1892/82 .Тираж 988 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 нен:..со вторым входом элемента 4 И, а прямой - co вторым входом элемента 2 ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом элемента 3 И, третьи входы элементов 3 И и 4 И соеди иены с инверсным выходом формирователя отключения калибровки, прямой выход которого соединен с входом формирователя начала работы, выход которого соединен со вторым входом выходного смесителя, а вход подключен к шине входного сигнала, которая соединена с третьим входом элемента 3 ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами элементов 2 И и

3 И, а выход — со входом нормализа-. тора длительности.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения погрешности от переходнык процессов, в него введены реле времени и триггер управления, причем вход реле времени соединен с прямым выходом генератора тактовой частоты, прямой выход реле времени соединен с S-входом триггера управления, а инверсный выход реле времени соединен с R-входом триггера управления

5 и прямым выходом формирователя отключения калибровки, прямой выход триггера управления соединен с первым входом элемента 2 ИЛИ, а инверсный — с первым входом элемента 4 И.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью получения информации о значе ниях верхней и нижней калибровочных частот, выходы генераторов калибровочных частот соединены с раздельными входами генератора тактовой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Горн Л.С., Хазанов Б.И. Транзисторы в радиометрической аппаратуре. M., 1961, с. 124-130 (прототип).