CS261514B1 - Arrangement for output data linearization during capacity measuring by resonant method with a parallel additer - Google Patents

Description

ČS3KOSLOV2M&ÍU

SOCIALíStlCttA

REPUBLIKA (ÍSj

261514 (II) (Bl)

ĎML5 'PRO VYNÁLEZY& ΟΓ i£VV (22.) Přihlášené 06 05 86(21) (PV 3300-86.D) (40) Zverejnené 15 07 88 (45) Vydané 15 05 89 (51) Int. Cl.4G 01 R 27/26 (75)

Autor vynálezu ONDRE(KA JOZEF ing., PIEŠŤANY, KOSTEČKY PAVEL RNDr. ing.,TRNAVA (54) Zapujcme prs lineamáciu výstupného-údaja-pri meraní kapacityrezonauonau metúdou využívajúoe paralelná sčítačku 1

Vynález sa týká zapojenia pře linearizá-ciu. výstupného údaja při meraní kapacityrezonančnon metodou, využívajúce para-lelná sčítačku.

Doteraz známe zapojenia pre meranie ka-pacity využívajúce rezonančnú metodu, kto-rej organicky prislúcha irttegračný Charak-ter merania a s tým súvisiaca vysoká přes-nost, sú nútené respektovat fakt nelineár-nej funkčnej závislosti medzi rozdiélovoufrékvenciou (rozladěním) ako bezprostřed-né meronosnou veličinou s kapacitou, kterározladenie vyvolává. Ak je výstupná veliči-na požadovaná ako lineárna funkcia mera-nej kapacity, je nutné výstupný údaj linea-rizovaf. Doteraz známe zapojenia toto· rea-lizujú buď analogovým spósobom, t. j. pře-vedením nameranej rozdielovej frekvenciena úměrné jednosměrné napátie a jeho čfal-šom spracovaní analogovým nelineárnymobvodom, alebo číslicovým spósobom po-mccou tabulky korešpondujúcich korigova-ných a nekorigovaných hodnot uloženej vpamati typu PROM pričom obvod realizujevyhladanie adresy tabuřkovej hodnoty naj-bližšej k nameranej frekvencie a vyčítaniehodnoty korigovanej (linearizovanej) vý-stupnej veličiny, alebo dalším číslicovýmspósobom, a to priamym výpočtom (pomo-cou systému na báze mikroprocesore) funk- 2 cie inverznej k závislosti rozdielovej frek-vencie na meranej kapacitě s použitím na-meranej hodnoty rozdielovej frekvencie a-ko vstupného argumentu.

Uvedené spósoby sa vyznačujú nevýhoda-mi, a to — v poradí uvedených spósobov —všeobecne nízká přesnost a stálost nastave-nia analógových zarladění (prevodníkov premeracie účely na analógovej báze), připad-ne nutnost použitia naprogramovanej sú-čiastky (památi PROM), pričom zostavenýa zapísaný program vyhovuje iba pre jedi-ný súbor parametrov měrného obvodu (na-pr. základná frekvencia a základná kapacitaobvodu rozlaďovaného oscilátora). Je sicemožné inherentnú nespojitosť linearizácie1'ubovoíne zmenšovat, ovšem za cenu náras-tu potrebnej kapacity pamati a zvýšenejzložitosti obvodu (generovanie adries, kom-parovanie nameraného údaja), připadnenutnost použitia kompletného^ mikroproce-sorového výpočtového systému spolu s pro-gramom uloženým v pamati. Výpočet je vždynutné prevádzať aproximatívne — rozvojominverznej funkcie do potenčného radu s u-važovaním konečného počtu členov, nakol'-ko táto funkcia obsahuje odmocninu. Pri po-užití běžných 8-bitových mikroprocesorovje dížka slova z hladiska potrebnej přes-nosti nédostačujúca, čo si vynucuje použí- 261514 261514 vaníe viacnásobnej aritmetiky, čo podstat-né zvačšuje rozsah a čas vykonania prog-ramu. Táto okolnost znesnadňuje případnévyužitie mikroprocesorového systému preriadenie celého merania v režime timesha-ring.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojeniepre linearizáciu výstupného údaja pri me-raní kapacity rezonančnou metodou využí-vajúce paralelnú sčítačku podťa vynálezu,ktorého podstata je v tom, že obsahuje čí-tač korekcie, pomocný čítač korekcie a čí-tač korekčných cyklov, pričom čítacie vstu-py týchto čítačov sú zapojené na výstuphradla, ktorého prvý vstup je zapojený navýstup zdroja měrných pulzov, zatiaťčodruhý vstup je spojený s výstupom měrné-ho* intervalu generátore měrného intervalu,ktorého výstup nulovacieho pulzu je přepo-jený s nulovacími vstupmi čítača korekcie,pomocného čítača korekcie. a čítača korekč-ných cyklov, ako aj s nulovacím vstupomhlavného čítača s možnosťou paralelnéhozápisu a čítači vstup čítača korekčných cyk-lov je spojený s výstupom indikácie napl-nenia pomocného čítača korekcie, súčasneje paralelný výstup čítača korekčných cyk-lov spojený so vstupom prvého sčítanca pa-ralelnej upínej sčítačky, ktorej vstup dru-hého sčítanca je přepojený s paralelným vý-stupom hlavného čítača s možnosťou para-lelného zápisu, pričom výstup paralelnej ú-plnej sčítačky je přivedený súčasne navstup paralelného zápisu do hlavného číta-ča s možnosťou paralelného zápisu aj naparalelný vstup prechodovej památi, pričomvstup povelu paralelného zápisu do hlavné-ho čítača s možnosťou paralelného zápisuje spojený s výstupom povelu paralelnéhozápisu obvodu výroby povelového pulzu zá-pisu a súčasne vstup tohto obvodu je pře-pojený s výstupom indikácie naplnenia čí-tača korekcie, zároveň výstup hradla jespojený s čítacím vstupom hlavného čítačas možnosťou paralelného zápisu a kontak-tuje súčasne čítacie vstupy čítača korekciea pomocného čítača korekcie a vstup po-velu paralelného zápisu do prechodovej pa-máti je spojený s výstupom povelu zápisuod generátore měrného intervalu, súčasneparalelný výstup prechodovej pamati je spo-jený s výstupným zariadením. Výhoda zapojenia podťa vynálezu spočí-vá. v tom, že je jednoduchšie čo do počtua druhu použitých súčiastok, ako aj čo donastavovanie a uvádzania do chodu. Vy-užívá iba integrovaných obvodov nízkého astredného stupňa integrácie, bez toho, žeby boto nutné aplikovat obvody pamaťové,alebo obvody mikroprocesorového systému.

Je sice nutné použit úplnú sčítačku, tása však bežne dodává ako rozšířitelný štan-dardný samostatný integrovaný obvod, aokrem toho sa vystačí s nižším počtom sa-mostatných čítačov a riadenie činnosti ce-lého zapojenia je jednoduchšie. Postup li-nearizácie rešpektuje kvadratický člen v rozvoji funkcie inverznej k závislosti roz-dielovej frekvencie na meranej kapacitě dopotenčného radu. Zapojenie je možné pri-spósobiť k zmene základných parametrovměrného obvodu iba přestavením maximál-ně]' kapacity čítača korekcie a pomocnéhočítača korekcie.

Príkladom konkrétného vyhotovenia před-mětu vynálezu je zapojenie podťa definície,znázorněné na priloženom výkrese, ktorýobjasňuje spojenie jednotlivých častí. Preuskutočnenie linearizácie je použitý čítač2 korekcie, pomocný čítač 3 korekcie ahlavný čítač 15 s možnosťou paralelného zá-pisu, ktorých čítacie vstupy 21, 31 a 154 súzapojené na výstup 1S3 hradla 1, na prvývstup 151, ktorého sú připojené merané pul-zy a ktorého druhý vstup 152 je zapojenýna výstup 121 měrného intervalu generáto-ra 12 měrného· intervalu, pričom výstup 123nulovacieho pulzu tohto generátora je sú-časne zapojený na nulovacie vstupy 22, 32,42 a 155 čítača 2 korekcie, pomocného čí-tača 3 korekcie, čítača 4 korečných cyklova hlavného čítača 15 s možnosťou paralel-ného zápisu, ktorého vstup 158 povelu pa-ralelného zápisu je spojený s výstupom 162povelu paralelného zápisu obvodu 16 výro-by povelového pulzu zápisu, pričom vstup161 tohto obvodu je spojený s výstupom 23indikácie naplnenia čítača 2 korekcie, a vý-stup 33 indikácie naplnenia pomocného čí-tača 3 korekcie je zapojený na citaci vstup41 čítača 4 korečných cyklov, ktorého para-lelný výstup 43 je přivedený na vstup 131prvého sčítanca paralelnej úplnéj sčítačky13 a jej vstup 132 druhého sčítanca kon-taktuje paralelný výstup 156 hlavného čí-tača 15 s možnosťou paralelného zápisu avýstup 133 paralelnej úplnej sčítačky 13 jevedený zároveň na vstup 157 paralelnéhozápisu 157 do hlavného čítača 15. s možnos-ťou paralelného zápisu a paralelný vstup111 prechodovej památi 11, ktorej vstup 112povelu paralelného zápisu je zapojený navýstup 122 povelu zápisu od generátora 12měrného intervalu.

Pripočítanie dodatočných údajov v jed-notlivých korekčných cykloch je uskuteč-ňované paralelným sposobom pomocou pa-ralelnej úplnej sčítačky 13. Na konci kaž-dého korekčného cyklu, číže po každom na-plnění čítača 2 korekcie, je v čítači 4 ko-rekčných cyklov uložený v paralelnej forměúdaj o potrebnom prírastku obsahu hlavné-ho čítača 15 s možnosťou paralelného zá-pisu. Tento dostává pulzy pre postupné, t.j. sériové čítanie z výstupu 153 hradla 1,pričom povel pre paralelný zápis doňho. jegenerovaný na výstupe 182 povelu paralel-ného zápisu obvodu 16 výroby povelovéhopulzu zápisu pri každom naplnění čítača 2korekcie cez vstup 161 obvodu 16 výrobypovelového pulzu zápisu.

Paralelný výstup 156 hlavného čítača 15 s možnosťou paralelného zápisu a paralel-

Claims (1)

1. 261514 S ný výstup 43 čítača 4 korekčných cyklov súpořade připojené na vstup 132 druhého sčí-tanca a vstup 131 prvého sčítanca paralel-nej úplnej sčítačky 13. Hodnota súčtu saobjaví v paralelnej formě na výstupe 133paralelnej úplnej sčítačky 13 a vzápatí jetáto přesunutá impulzom na vstupe 158povelu paralelného^ zápisu do hlavného čí-tača 15 s možnosťou paralelného zápisu asúčasne cez paralelný vstup 111 prechodo-vej pamati 11 aj do nej. Po ukončení měr-ného intervalu sa aktivuje výstup 123 nu-lovacieho pulzu od generátore 12 měrnéhointervalu a cez nulovacie vstupy 22, 32 a155 čítača 2 korekcie, pomocného- čítača 3korekcie a hlavného čítača 15 ako aj ceznulovací vstup 42, čítača 4 korekčných cyk-lov sa obnovuje východzí stav zapojenia. 6 Predmet vynálezu može byť využitý jed-nak pri vlastnom meraní kapacit, najma ma-lých hodnot řádové do 1 000 pF — typickoumožnosťou aplikácie sú merače kapacitno--napaťových závislostí polovodičových struk-túr — jednak pri používaní kapacitných či-diel (snímačov) neelektrických veličin —napr. pri meraní rozmerov a mechanickýchposuvov v priemyselnej automatizácii a ro-botizácii, kde sa vyžaduje meranie malýchkapacit (uvedeného rádu), resp. kapacit-ných diferencií, pričom výstupná veličina včíslicovej formě sa požaduje ako lineárnafunkcia meranej kapacity, resp. kapacitnejzměny. Podobné použitie mcže byť aj prsstatické, či dynamické snímanie tlaku. P R E D Μ E T Zapojenie pre linearizáciu výstupného ú-daja pri meraní kapacity rezonančnou me-todou využívajúce paralelná sčítačku vyzna-čujúce sa tým, že obsahuje čítač (2) ko-rekcie, pomocný čítač (3) korekcie a čí-tač (4) korekčných cyklov, pričom čítacievstupy (21, 31) týchto čítačov (2, 3) sú za-pojené na výstup (153) hradla (1), ktoréhoprvý vstup (151) je zapojený na výstupzdroja měrných pulzov, zatial' čo druhývstup (152) je spojený s výstupom (121)měrného intervalu generátora (12) měrné-ho intervalu, ktorého výstup (123) nulo-vacieho pulzu je přepojený s nulovacímivstupmi (22, 32, 42) čítača (2) korekcie,pomocného čítača (3) korekcie a čítača (4)korekčných cyklov, ako aj s nulovacím vstu-pom (155) hlavného čítača (15) s možnos-ťou paralelného zápisu a čítači vstup (41)čítača (4) korekčných cyklov je spojený svýstupom (33) indikácie naplnenia pomoc-ného čítača (3) korekcie, súčasne je para-lelný výstup (43) čítača (4) korekčnýchcyklov spojený so vstupom (131) prvého sčí-tanca paralelnej úplnej sčítačky (13), kto-rej vstup (132) druhého sčítanca je prepo- YNALEZU jený s paralelný výstupom (156) hlavnéhočítača (15) s možnosťou paralelného zápi-su, pričom výstup (133) paralelnej úplnejsčítačky (13) je přivedený súčasne na vstup(157) paralelného zápisu do hlavného číta-ča (15) s možnosťou paralelného, zápisu ajna paralelný vstup (111) přechodovéj pa-mati (11), pričom vstup (158) povelu pa-ralelného zápisu do hlavného- čítača (15)s možnosťou paralelného zápisu, je spojenýs výstupom (162) povelu paralelného zá-pisu a súčasne vstup (161) obvodu (16) vý-roby povelového pulzu zápisu je přepojenýs výstupom (23) indikácie naplnenia čí-tača (2) korekcie, zároveň výstup (153)hradla (1) je spojený s čítacím vstupom(154) hlavného čítača (15) s možnosťouparalelného zápisu a kontaktuje súčasne čí-tacie vstupy (21, 31] čítača (2) korekcie apomocného čítača (3j korekcie a vstup(112) povelu paralelného zápisu do přecho-dové) pamati (11) je spojený s výstupom(122) povelu zápisu od generátora (12)měrného intervalu, súčasne paralelný vý-stup (113) přechodovéj pamati (11) je spo-jený s výstupným zariadením. 1 list výkresov