Цифровое устройство для обработкиинформации двухпараметровых частотныхдатчиков

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

<1>851279 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.1 0.79 (2 I) 2828068/18-21 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 300781, Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 30.07.81 р )м. кл.

G R 23/10

Государствеииый комитет

СССР

- по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Я.Баржин, Ф.Ф.Колпаков, О.В.Ласкин и )0 (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ ДВУХПАРАМЕТРОВЫХ ЧАСТОТНЫХ

ДАТЧИКОВ х, у

Нахождение чисел Nz u N > в таком пре3© обраэователе начинается после.вычис

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих бортовых телеметрических систем для обработки информации двухпараметровых частотных датчиков, например, использующих в качестве первичных преобразователей кварцевые резонаторы.

Известно устройство для решения системы двух. уравнений, позволяющее получить результат измерения, если средние частоты входных импульсов обоих каналов имеют функциональную зависимость от обоих измеряемых параметров и имеется возможность из каждого уравнения выразить один измеряемый параметр в виде суммы, где одно иэ слагаемых зависит от входной частоты, а другое — только от измеряемого параметра (1J.

Однако такое устройство не позволяет получить результат измерения, если средняя частота поступлениявходных импульсов одного канала имеет функциональную зависимость от двух измеряемы< параметров .

Известен также число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий счетчики импульсов, ключи регистра памяти, делитель и блок управления. Данный преобразователь позволяет работать с датчиками, имеющими различные нелинейные зависимости, которые с достаточной степенью точности могут быть описаны полиномом второй степени (2).

Однако при обработке линейной частью преобразователя выходной информации двухпараметровых датчиков, имеющих линейные характеристики.преобразования

F< а у + Ь х (1)

Ея any + b x, 15 где а„,, Ь„, — коэффициенты чувст4 2 витель ности — воздействующие параметры, известный преобразователь имеет малое

20 быстродействие при реализации алгоритма вычитания

y — T(Tg Fz — Ny — 2 (2) х =-ТГ +Т4Г = — Ы +Ы

3 1 2. . где

25 ) ф. ОЯ. с»

Т„= T=- т= т= — mfa„b а Ь

1 Й ) L < ъ, s 4 е, 1 2 2 4

851279 ления чисел М,(u Ny. т.к. отсчет времени Т и ТЗ начинается по окончании интервалов Т.(и Т4 соответственно.

Таким образом, работа реверсивного счетчика,.являющегося оснонным элемеНтОм вычислителя разности двух им:пульсных потоков, сводится к двум 5 разнесенным во времени циклам — суммированию и вычитанию.

Цель изобретения — повышение быст родейстния обработки информации дат- fo чиков путем сонмещения во времени процессов суммирования и вычитания.

Указанная цель достигается тем, что. в цифровое устройство для обработки информации двухпараметровых

Частотных датчиков, содержащее формирователь временных интерналон, четыре ключа и два реверсивных счетчика, причем каждый из выходов формирователя временных интервалов под.ключен к управляющим входам ключей соответственно, ныходы первого и четвертого ключей соединены с суммирующими входами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, 25 а выходы второго и третьего ключей соединены соответственно с вычитающими входами первого и второго реверсивных счетчикон,введены блок разделения каналов и генератор опорной часто- ) ты,первый выход блока разделения каналов соединен с информационными входами первого и четвертого ключей, второй выход блока разделения каналов соединен с инфоРмационными вхо- З5 дами второго и третьего ключей, а выходы генератора опорной частоты подключены ко входу блока разделения каналов и нходу формирователя временных интервалов .

На фиг. 1 приведена структурная 4О .схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, Устройство содержит блок 1 разделения каналов, ключи 2-5, реверсив- 45 ные счетчики б и 7, генератор 8 опорной частоты, формирователь 9 временных интервалов и входные шины 10 и

11. Кроме того, блок 1 разделения .каналов выполнен в виде триггеров 12 Я и 13, элементов НЕ 14, элементов И

15 и 16 и элемента НЕ 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии после включения напряжения питания неинвертирующие выходы триггеров 12 и 13 находятся в состоянии логической единицы (фиг. 2 а, б). Генератор 8 опорной частоты генерирует импульсы с частотой f, поступающие на элементы И 15 и 16 и на вход формирователя 9 временных интервалов. В ис" ходном состоянии выходы формирователя 9 находятся в состоянии логического нуля,при этом ключи 2-5 закрыты для65 прохождеьия информационных импульсов с Первого и второго выходов блока

1 разделения каналов, Реверсинные счетчики 6 и 7 обнулены и готовы к считыванию информации с выходов ключей 2-5.

В соответствии с алгоритмом вычисления (2) на суммирующие входы реверсивных счетчиков б и 7 в процессе измерения поступают импульсы частоты Е в течение длительностей Т и Т4 соответственно, а на вычитаю.щие входы — импульсы частоты Е в течение длительностей Т и Т> соответственно- Отсчет времен Т(— Т4 начинается после поступления внешней команды Пуск (фиг. 2, Пуск ), по которой на входные шины 10 и 11 устройства начинают поступать импульсы частот F< и F< соотнетстненнО, Следует. отметить, что блок 1 разделения каналов, выполнен для случая, когда Е T F, т.е. когда измеряемые параметры х и у положительны.

По первому импульсу частоты f с выхода генератора 8 формирователь 9 в рем знных интерн алов начинает формировать импульсы положительной полярности длительностью Т,1 — Т,1 (фиг. 2, Т вЂ” T4). Передними фронтами этих импульсов открываются ключи.2-5 для прохождения информации с выходов блока 1 разделения каналов на входы ренерсивных счетчиков 6 и 7.

Элемент И 15 открыт триггером 12, а элемент И 16 закрыт триггером 12.

Следовательно, с появлением на входах блока 1 разделения каналов двух положительных импульсов частот F и

F< на первом выходе блока разделения каналов появляется логический ноль на время, равное длительности импульса частоты Хо, пзступающего на элементы И 15 и 16. В это время второй выход блока разделения каналов остается н состоянии логической единицы, чем и обеспечивается приоритет операции суммирования перед операцией вычитания в ренерсивных счетчиках

6 и 7.

Переброс всех триггеров в обратное состояние и считывание импульсов счетчиками б,и 7 происходит по отрицательным фронтам импульсов (фиг. 2), На один из входов блока 1 разделения каналов поступает положительный импульс частоты Г раньше, чем.на другой его зход поступает импульс частоты F (фиг. 2, F Fy — первые импульсы). Элемент И 15 открыт для инвертирования импульсов с выхода генератора 8. На первом выходе блока 1 разделения каналов появляется импульс (фиг. 2в) длительностью, равной длительности импульса частоты f . Этот импульс записывается на суммирование

s счетчиках 6 и 7, поступая на их нходЫ через ключи 2 и 5. После ин851279 вертирования элементом НЕ 14 отрицательным фронтом этого импульса триггер 12 перебрасывается по счетному входу в противоположное состояние.

На неинвертирующем выходе триггера

12 появляется логический ноль. Элемент И 15 закрывается, а элемент

И 16 открывается по входу, связанному с инвертирующим выходом триггера

12. При наличии на втором входе блока 1 разделения каналов импульса частоты F на втором выходе блока 1 раз- (О деления каналов появляется импульс длительностью, равной длительности импульса частоты f (фиг. 2 г). Этот импульс через ключи 4 и 3 поступает на вычитающие входы реверсивных счет- 1$ чиков 6 и 7.

Рассмотрим случай, когда на.второй вход блока 1 разделения каналов импульс частоты F поступает раньше, чем на первый вход — импульс часто- 2О ты Г4 (фиг. 2,F<, Р.(— четвертый импульс частоты Fq и шестой импульс частоты F> ). Согласно приоритетности операции суммирования и в соответствии с логикой работы блока 1 разделения каналов первым появляется импульс на первом выходе блока 1 разделения каналов, посксльку элемент И 15 открыт, а элемент И 16 закрыт триггером 1?.

Отрицательным фронтом инвертированного импульса на Выходе элемента

НЕ 14 триггер 12 переводится в противоположное состояние, закрывается элемент И 15 и открывается элемент И 16. Поскольку на втором входе блока 1 разделения каналов присутствует импульс частоты F, на втором выходе блока 1 разделения каналов появляется импульс, поступающий на ® вычитающие входы реверсивных счетчиков б и 7 через ключи 3 и 4. Ин, вертированный элементом.НЕ 17 импульс со второго выхода блока 1 разделения. каналов перебрасывает триггер 13 в противоположное состояние.

Отрицательными фронтами каждого из импульсов частот F и F> триггеры 12 и 13 переводятся в исходное единичное состояние. Поскольку параметры х и у положительны, что условно принято, вычисление параметра Х сводится к нахождению разности между числами N< и Nz, причем в процессе счета накапливаемое суммирующим входом реверсивного счетчика 6 число всегда больше числа,накапливаемого вычитающим входом. При вычислении параметра .отрицательное по знаку.число -И накапливается суммирующим 60 входом, а положительное число Ng— вычитающим входом реверсивного счетчика 7 °

Поскольку Т О, то должно быть

N4, > /Н3/, чтобы разность двух ;исел была положительной, откуда следует, vTo npu Fq Г StomHo быть T4 > T> (из алгоритма вычисления (2), следовательно, после прекращения накапливания импульсов частоты F счетчиком 7 в некоторый момент времени этот счетчик оказывается обнуленным и при дальнейшем вычитании импульсов частоты F< в счетчике 7 записывается модуль разности двух чисел /-й +

+ N4/, что соответствует значению параметра Х.

Таким образом, производится вычисление параметров Х и У,,воздействующих на двухпараметровый частотный датчик.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить быстродействие измерения параметров Х и У при соизмеримых интервалах Т вЂ” T> примерно на 50%, а при Т вЂ” 2Т g,и Т4 — 2 T g — примерно на 30%, что позволяет эффективно использовать цифровое устройство при разработке быст)содействующих бортовых телеметрических систем.

Формула изобретения цифровое устройство для обработки информации двухпараметровых частотных датчиков, содержащее формирователь временных интервалов, четыре ключа и два реверсивных счетчика, причем каждый из выходов формирователя временных интервалов подключен к управляющим входам ключей соответственно, выходы первого и четвертого ключей соединены с суммирующими входами первого и второго реверсив ных счетчиков соответственно, а выходы второго и третьего ключей соединены соответственно с вычитающими входами первого и второго реверсивных счетчиков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия обработки информации датчиков, в него введены блок разделения каналов и генератор, опорной частоты, первый выход блока разделения каналов соединен с информационными входами первого и четвертого ключей, второй выход блока разделения каналов соединен с информационными входами второго и третьего ключей, а выходы генератора опорной частоты. подключены ко входу блока разделения каналов и входу формирователя временных интервалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 447715, кл. G 06 F 15/32, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 375785, кл. Н 03 К 13/20, 1971 °

851279

Iu r

Fg

У

® фцс. 8

ВЯИИПИ Заказ 6345/63 Тираж 732 Подписное

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