IT8147881A1 - Apparecchio per convertire il periodo di un segnale periodico in un segnale di conteggio digitale. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE-a.corredo di-.una-domanda di.Brevetto per.invenzione dal .titolo:

Apparecchio per..convertire..il..per.iodo_.-di.vun .seguale periodico in un.segnale di.conteggio digitale.

RIASSUNTO

Nell' apparecchio della presente invenzione, l'uscita di un rivelatore di pressione a diaframma_ vibrante, la quale uscita ? un segnale periodico con una periodicit? funzione della pressione misurata, viene applicata all?ingresso di un contatore_d?_periodi del rivelatore attraverso un circuito porta di cadenza d.ei periodi. Il circuito porta di cadenza dei periodi viene abilitato_dal primo fronte anteriore che si verifica del segnale di_uscita dal rivelatore a diaframina vibrante dopo che si ? verificato un comando di conversione di avviamento. Il segnale di abilitazione per_il circuito porta di cadenza di perdodo abilita anche un circuito porta di cadenza ad alta velocit? attraverso il quale un segnale di cadenzi ad alta frequenza viene abilitato a passare in un contatore ad alta velocit?. Quando il bit pi? significativo del contatore ad alta velocit? viene commutato nello stato UNO, ambedue i circuiti porta vengono disabilitati a seguito del verificarsi del successi-_vo fronte,anteriore,.del_.segnale di uscita del rivelatore. Il .periodo..del.rivelatore..viene derivato .dal l?uscita del contatore,di periodi del..rivelatore e dall 'uscita_del..contatore.ad alta.velocit?,per mezzo di unelaboratore ._che divide ilnumero dei.periodi_ del rivelatore che si 3ono verificati per il tempo in cu i i circuiti porta erano abilitati._L'elaboratore inoltre controlla il tempo di conversione mediante il precarie amento del contato re ad alta velo cit? con un numero di controllo del tempo di conver sione.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad uir appar ecehio_per convertire il periodo di un segnale peri odico in un segnale di conteggio digitale, particolarmente (ma non esclusivamente) per ] 'impiego con rivelatori di pressione a diaframma vibrante.

I rivelatori di pressione a diaframma vibrante sono impiegati nella tecnica per misurare la pressione atmosferica. Tali dispositivi forniscono un segnale di uscita avente una frequenza che varia in funzione della pressione. Il segnale di uscita del rivelatore, pertanto, ? un segnale periodico in cui la durata del periodo del segnale del rivelatore varia_ in conformit? alla pressione misurata. Un tale dispositivo rivelatore di pressione a diaframma vibrante ? descritto nella descrizione del brevetto italiano No. 850.639. La domanda di brevetto italiano No. 494-05-A/78 descrive anche i dettagli di un tale rivelatore. Ambedue le summenzionate descrizioni di brevetto sono a nome della nresente richiedente.

Con riferimento alle figure 1A ed 1B dei disegni allegati, sono illustrati i grafici del periodo del rivelatore e della frequenza del rivelatore in funzione della pressione, rispettivamente per un.tipico rivelatore o percettore di pressione. Si osserver? che, per pressioni relativamente elevate, la sensibilit? del dispositivo ? bassa e, per pressioni relativamente basse, la s?nsibilit? del discositivo ? elevata, la sensibilit? del dispositivo es~ sendo indicata dalla pendenza della curva. Per esempio, con riferimento alla figura 1A, per elevata pres sione la pendenza della curva, come determinata dalla derivata parziale del periodo del rivelatore rispetto alla pressione, ? piccola mentre per basse pressioni la pendenza della curva ? grande. Perci?, si potr? notare che, per elevate pressioni, alle quali la ..sensibilit? del_dispositivo (pendenza della_ curca)_? bassa, una_variazione relativamente grande_ della pressione comporta soltanto una variazione_re lativamente_piccola del periodo_del rivelatore. Per le barre pressioni alle quali la sensibilit? jdel dispositivo ? elevata, una variazione relativamente piccola della pressione comporta una variazione relativa. mente grande del periodo del rivelatore

Una procedura della tecnica precedente per misurare il periodo del_rivelatore_me_diante conversione dell?intervallo di tempo del periodo in un con teggio digitale consiste nell'utilizzare il periodo del rivelatore per abilitare il passaggio di un segnale ad impulso di cadenza o di clock ad alta frequenza in un contatore. il numero degli impulsi accumulati nel contatore durante un periodo del rivela tore fornisce un conteggio digitale proporzionale_ al 'l'intervallo di tempo del periodo. Allo scopo di aumentare la precisione e la risoluzione della misurazione dell'intervallo di tempo, si utilizza la media dell'intervallo di tempo nella tecnica precedente, in cui il conteggio digitale viene mediato attravers un certo numero di periodi del rivelatore.

Con riferimento,alla figura 2 dei disegni .allegati, ? illustrato un convertitore da periodo a conteggio secondo la tecnica precedente, in cui viene utilizzata la mediatura dell'intervallo di tempo.

L 'usciti di un rivelatore di pressione 10 a diaframma vibrante (avente una frequenza di vibrazione fp, un periodo Tp) viene applicata ad un contatore di periodi fisso 11. La pressione applicata al rivelatore ? indicata con Ps. Il contatore fisso 11 dei periodi conta un prestabilito numero N di periodi del riv. velatore e fornisce un segnale di abilitazione ad un circuito porta 12 per la durata dei N periodi. Duran te il verificarsi dei N periodi del rivelatore, il circuito porta 12 trasmette un segnale di cadenza ad alta frequenza da un generatore di impulsi di cadenza ad alta frequenza 13 (avente una frequenza fc per un periodo Tc) ad un contatore 14 ad alta velocit?. Poich? il circuito porta 12 viene abilitato per un numer? intero fisso di periodi del rivelatore, l'uscita di conteggio digitale del contatore 14 fornisce una misura del periodo del rivelatore. Per ragioni ben note nella tecnica della mediatura degli intervalli di tempo, quanto pi? grande ? il numero di periodi N attraverso il quale la misurazione viene mediata, tanto maggiore sar? l'accuratezza o precisione e la risoluzione della misura. In altre parole, _quanto maggiore ? il numero dei periodi N, tanto minore sar? il peso (o significato) di ciascun impulso..di cadenza generato dal generatore di impulsi.di cadenza 13 rispetto al suo significato di.bit nell'uscita di conteggio digitale dal contatore 14. Il seguente esempio pu? chiarire questi concetti.

Se di desidera .misurare-un.periodo.di un ri velatore avente una.durata..uguale a.4,55-intervalli.-degli impulsi?di cadenza..ad alta..frequenza-ed..il.contatore 11 viene impostato.in.modo da abilitare,il.circu?to porta.12. soltanto durante.un.periodo..del_rivel?tore, quattro. cinque .contegg? .saranno accumulati nel contatore 14 a seconda della fase relativa..fra l'uscita_del rivelatore ed il segnale.di cadenza.ad_ alta frequenza. Se. comunque, il contatore 11 viene iregolato famodo da abilitare il.circuito porta 12..p1er dieci periodi del rivelatore, nel contatore 14 verranno accumulati 45 oppure 46 impulsi di cadenza. Quando si divide per il numero di periodi N, si ottiene un risultato di 4,5_oppure 4,6, cosa che indica un signi ficativo aumento di precisione e di risoluzione. Se la conversione venisse controllata in modo da aver luogo su cento periodi del rivelatore, allora, ignori rand.0 le anomalie della base temporale, nel contatore 14 verranno accumulati precisamente 455 impulsi di cadenza ad alta frequenza, realizzando cos? una accuratezza ed una risoluzione ancora ulteriormente mignorate.

Anche,se vengono forniti i vantaggi della

e da periodo a conteggio della figura 2 presenta numerosi inconvenienti.nei sistemi.nei quali ? ??spqnibi1e un intervallo di tempo di_ conversione fis so, il numero di periodi N del contatore 11 viene regolato in modo tale che N periodi fra i periodi pi? lungh? del rivelatore si verifichino esattamente nell'intervallo di tempo di conversione disponibile, Come si apprezza dalla figura 1A, il periodo pi? lungo del rivelatore s? verifica all?estremit? a bassa pressione dell'intervallo di pressione del rivelatore. Con il numero di periodi N del rivelatore fissalo in questa maniaa., si potr? notare che la mediatura degli intervalli di tempo per migliorare la accuratezza e la risoluzione di pressione si verificher? attraverso questo numero fisso di periodi del rivelatore attraverso l'intero intervallo di pressioni del (dispositivo. Nell?estremit? a bassa pressione di tale intervallo questo numero di periodi del rivelatore (attraverso il quale si svolge la med?atura ? tipicamen-Ite pi? che adeguato, grazie alla elevata sensibilit? jdel dispositivo in questo intervallo. Nell'estremit? ad _alta frequenza dell'intervallo di pressioni , comunque, la mediatura attraverso questo numero di cicli tipicamente comporta inadeguata precisione e risoluzione di pressione. a causa della bassa sensibilit? :del dispositivo in questo intervallo. Generalmente ? soltanto attraverso la parte intermedia dell'intervallo di pressione del dispositivo che il numero di periodi attraverso il quale si verifica la mediatura ? esattamente sufficiente a fornire la desideraita accuratezza e risoluzione.

In aggiunta alla degradazione della accubatezza e della risoluzione di pressione che si incontra nel sistema con l'aumentare della pressione che deve essere misurata, si sprecano significativi pe riodi di tempo di conversione. Poich?, come precedentemente descritto, il numero fisso di periodi del rivelatore N del periodo pi? lungo del rivelatore si adatta esattamente nel tempo di conversione disponibile, si potr? notare che lo stesso numero di periodi pi? corti del rivelatore si verifica in un tempo signif icativamente inferiore al tempo di conversione disponibile. Nell? estremit? ad alta pressione dell? intervallo di pressioni, la maggior parte dell'intervallo di conversione ? un tempo morto che viene sprecato durante il funzionamento del sistema. Tali sistemi possono essere del tipo controllato da un micro-eiaboratore in cui il programma di funzionamento del si stema viene re-iterato per un numero fisso di volte al secondo , comportando la necessit? di un tempo fis so in cui viene eseguita la conversione.

Se, nei_.sistemi in .cui i.pararnetri__ope.rativi lo permettono il numero dei_periodi.N del rivelator e attr averso il quale. si verificarla me di atura degli intervalli di tempo vienejregolato_in modo da fornire una buona risoluzione ed una_buona accuratezza _ nell ? estremit? ad alta pressione dell' intervallo, il richiesto di conversione nell'estremit? a bas? sa frequenza dell'intervallo diventerebbe proibitivamente grande. In un qualsiasi tipo di aisterna che utilizza il convertitore della tecnica precedente illustrato nella figura 2, a prescindere dal valore al quale ? fissato il numero di periodi N del rivelatore, il tempo di conversione attraverso 1'intervallo del rivelatore di pressione a diaframma vibrante varier? in misura indesiderabilmente elevata ed il peso di bit di risoluzione del periodo del rivelatore per ogni impulso di cadenza ad alta frequenza varier? anche in maniera indesiderabile comportando problemi di progettazione del sistema.

Nel.^convertitore-da.periodica .conteggi,del-_ la tecnica precedente secondo la figura 2 .una.. volta che il numero N sia stato determinato da considerazioni basate sul sisterna questp_numero ? permanentemente fissato nella struttura dell'appa- _ recchio , Ci? comporta un ulteriore problema quando si utilizza il convertitore precedente per il fatto_ che le variazioni delle esigenze di conversione (per esempio una desiderata variazione di risoluzione o di tempo di conversione oppure nelle caratteristiche del rivelatore risultanti per esempio da una sostituzione del rivelatore) rendono necessaria una indesiderabile riprogettazione della struttura dell'apparecchio ed una riconfigurazione del convertitore.

Uno scopo della presente invenzione, nella sua forma preferita, ? quello di ridurre il tempo di conversione richiesto ed anche fornire un aumento della risoluzione di pressione attraverso l' intervallo di pressioni che deve essere misurato. Un ulteriore scopo ? quello di apportare varianti nel tempo di risoluzione e di conversione senza richiedere una riprogettazione della struttura dell'apparecchio.

Secondo l'invenzione, viene fornito un apparecchio per convertire il periodo di un segnale periodico in un segnale di conteggio digitale , comprendente un mezzo di controllo per iniziare un intervallo di conversione ad una predeterminata fase temporale del segnale periodico e per far terminarel?intervallo di conversione in coincidenza con il suecesaivo verificarsi della predeterminata fase temporale del segnale periodico dopo un predeterminato intervallo di tempo a partire dall?inizio dell'intervallo di conversione, un primo mezzo contatore abilitato dal mezzo di controllo per contare i periodi del_segnale periodico_che?si verificano durante l?in tervallo di.conversione, contando cosi un numero in-. tero dei periodi ,un mezzo generatore di impulsi di cadenzao di clock per fornire un segnale ad impuiso di cadenza o di clock, un secondo mezzo contatore abilitato dal mezzo di controllo in modo da contare gli impulsi del segnale ad impulsi di cadenza che si ve rificano durante 1?intervallo di conversione, le uscite di conteggio del primo e del secondo mezzo contatore forniscono in questo caso il segnale di conteggio digitale

1 summenzionati.inconvenienti.della tecnica. precedente vengono superati dall?apparecchio finora descritto in conformit?'alla presente invenzione per convertire il periodo diui segnale'periodico in un . segnale-di conteggio digitale. Il-descritto apparecchio sec?ndo l'invenzi?ne comprende un circuito di controllo per iniziare un intervallo di conversione _in corrispondenza d? una predeterminata fase temporale del segnale periodico e per far terminare 1?intervan o di conversione in coincidenza con il successivo verificarsi della. predeterminata fase temporale del _ segnale periodico che segue un_predeterminato intervallo, di empo a partire dall? inizio dell?intervallo di conversione. L ' apparecchio inoltre comprende un contatore dei periodi del rivelatore abilitato dal circuito di controllo per contare i periodi del _ segnale, periodico che si verificano durante l? intervallo di conversione, contando cos? un numero intere di tali periodi. Un contatore ad alta velocit? viene abilitato dal circuito di controllo per contare gli impulsi di un segnale ad impulsi di cadenza ad altai frequenza che si verificano durante l'intervallo di conversione. Un mezzo che risponde alle uscite di conteggio del contatore dei periodi del rivelatore e del cont atore ad alt a velocit? fornisce il. se gnale Ldi. conteggio digitale che rappresenta il periodo del segnale periodico.

Preferibilmente, il predeterminato intervallo di tempo che controlla il termine dell'intervallo di conversione viene reso variabile mediante con.un numero predeterminato efacendo terminare l'intervallo di conversione in coincidenza con il succesisivo verificarsi della predeterrainata .fase temporale .del. segnale per io dico dopo il verificarsi di un predeterminato conteggio del contatore ad alta velocit?. In m sistema controllato da un calcolatore,_il_numero di pre-caricamento^che cpntroIla la durata dell'intervallo di conversione pu? essere fornito dal programma del sistema che metta la determinazione del tempo di conversione e la risoluzione so tto controllo del calcolatore.

Nei disegni allegati, le figure 1A, 1B e 2 sono gi? state in precedenza menzionate. Una preferita forma di realizzazione dell'invenzione ? rappresentata nelle restanti figure, nelle quali:

la.figura 3 rappresenta uno schema a blocchi di un convertitore_da_periodo_a conteggio_che forma la preferita forma di realizzazione della pre- _ sente invenzione,_

la figura__4_rappresenta un diagramma di temporizzazione a forme d'onda dei segnali che appaiono nei vari punti della figura_3 ,

la figura 5A rappresenta un grafico che illustra gli stati sequenziali . del contatore dei periodi del rivelatore e del contatore ad alta velocit? durante il funzionamento dell ' apparecchio con un particolare numero di pre- caricamento ,

la figura 5B rappresenta una delineazione dei_ calcoli eseguiti sulle uscite di conteggio della figura 5A del contatore dei periodi del rivelatore e del contatore ad alta velocit? per fornire il periodo del rivelatore e la frequenza

la figura 6A,rappresenta un grafico che illustra gli stati sequenziali del contatore dei periodi del rivelatore e del contatore ad alta velocit? durante il funzionamento dell?apparecchio con un altro particolare numero di pre-caricamento, e _ la figura 6B rappresenta una delineazione dei calcoli eseguiti sulle uscite di conteggio della figura 6A del contatore dei periodi del rivelatore e del contatore ad alta velocit? per fornire il periodo del rivelatore e la frequenza.

la figura 3 illustra uno schema a blocchi del preferito convertitore e la figura 4 rappresenta le forme d?onda nei vari punti del convertitore della figura 3. Un rivelatore di pressione 20 a diaframma vibrante, del tipo precedentemente discusso, fornisce il suo segnale di uscita periodico su un terminale ; 21 ad un contatore 22 dei periodi del rivelatore attraverso un circuito porta 23 di cadenza o di clocke dei periodi. IX segnale periodico dal rivelatore 20 ? denominato dal carattere di riferimento A ed ? indicato nella figura 4*come frequenza del rivelatore. Il segnale di frequenza del rivelatore trasmesso attraverso il circuito porta 23 al contatore 22 contrassegnato con il simbolo di riferimento E ed ? illustrato nellafigura 4 come cadenza dei periodi. Il _segnale_ periodico sul conduttore 21 viene ancile applicato al circuito di controllo 24 per ragioni che verranno discusse in seguito.

un genratore _23 diimpulsi.di cadenza_ad _ alta frequenza fornisce un segnale.ad impulsi_di_cadenza ad_alta frequenza._su un terminale 26adun ^contatore 27 ad alta velocit? attraverso un circuito_por ta di cadenza_28 ad alta velocit?. Il segnale ad..impulsi di cadenza ad alta frequenza sul terminale 26. . ? indicato con il simbolo di riferimento C ed ? illustrato nella figura 4 come uscita dell?oscillatore. II segnale ad impulsi di cadenza ad alta frequenza trasmesso attraverso il circuito porta 28 al contatore 27 ? indicato con il imbolo di riferimento F ed ? illustrato nella figura 4 _come segnale di cadenlzia ad alta velocit?.

Le uscite di conteggio digitale dai_contatori 22 e 27 formano un segnale di conteggio digita29 in cui i calcoli possono essere eseguiti per de-.rivare un segnale di conteggio digitale nel punto 30 dalle uscite di conteggio dei...contatori 22 e27 in rappresentazione del periodo del segnale periodi cordai rivelatore 20, come anche un segnale _nel_pun-_ to 31,in rappresentazione della frequenza del segnale di uscita del rivelatore 20. Il bit pi?_significativo (BPS) dell'uscita di conteggio dal contatore 27 vie ne applicato attraversoun germinale 32 al circuito di controllo 24 per ragioni che verranno spiegate. li segnale di bit pi? significativo dal contatore 27 ? indicato con il simbolo di riferimento G ed ? rappresentato nella figura 4 come BPS del contatore ad alta velocit?.

All?inizio di un intervallo di conversionei, l'elaboratore 29 esegue il pre-caricamento del contatore 27 con un predeterminato numero di pre-caricamento del contatore attraverso i terminali 33 per ragioni che verranno discusse. L?elaboratore 29 inoltre emette un segnale di comando di avviamento di conversione attraverso un terminale 34 al circuito di controllo 24. Il segnale di comando di avviamento di conversione ? indicato con il simbolo di riferimento B ed ? illustrato nella figura 4 come segnale di avviamento diconversione ..

.In risposta al comando di avviamento di conversione .sul conduttore 34, il segnale di BPS sul conduttore_3.2_.ed_ il . segnale di uscita del rivelatore sul conduttore 21 , il circuito di controllo 24 fornisce un segnale di abilitazione sul terminale_ 35_per_ abilitare i circuiti porta 23_e 28 neIla maniera che verr? descritta. Il segnale di abilitazione.sul_terminale 35 ? indicato con il simbolo di riferimento D ed ? illustrato dalla figura 4 come segnale di abilitazione

Continuando a far riferimento alle figure 3 e 4, verr? ora descritto il funzionamento della preferita forma di realizzazione del convertitore da periodi a conteggi della presente invenzione. In seguito alla emissione del comando di avviamento di conversione dall'elaboratore 29 al circuito di controllo 24j il circuito di controllo 24 ripristina a zero il contatore 22 dei periodi del rivelatore e ripristina il bit pi? significativo ed un certo numero dei bit di ordine inferiore del contatore 27 ad alta velocit? a zero per mezzo di collegamenti non rappresentati; inoltre, attraverso i terminali 33? esso carica il numero di pre-caricamento del contatore dall' elaboratore 29 nei restanti bit di ordine elevato del contatore 27. La grandezza del numero di precarieamento del contatore controlla la durata dell?intervallo di conversione e quindi la risoluzione del convertitore nella maniera che verr? ulteriormente chiarita. Per date caratteristiche del rivelatore a diaframma vibrante e per date caratteristiche del sistema e relative esigenze, il numero di pre-caricamento del contatore fornito dall'elaboratore 29 generalmente ? un valore costante inserito nel programma del sistema. Poich? il numero di pre-caricamento del contatore ? fornito dal programma o software tale numero pu? essere facilmente alterato

per adattarsi_ a varlabili _esigenze. del_ sistema II-numero di pre-caricamento del_contatore pu? essere.al-

terato~per adattarsi unavariazione delle car?tterietiche ?del ?rivelatoreper effetto della sostitu zione del rivelatore oppure di-una'variazione delle esigenze-del sistema per esempio un?incremento op pure-una diminuzione della risoluzione di pressione -dell'accuratezza oppure una variazione dei ?desi--derato-tempo-di conversione.?Nei-sistemi-a-doppio-rivelatore, per esempio-i-calcolatori?dei~dati dell'aria,i segnali dei-rivelatori-possono essere conver titi in-multiplex per-essere applicati al-convertito ree diversi-numeri-di pre-caricamento possono esse re usati per ciascun rivelatore , come richiesto dal ia progettazione del sistema.

Dopo la emissione dell?impulso di comando di avviamento di conversione sul conduttore 34, convenzionali circuiti nel complesso circuitale d? controllo 24 in risposta al fronte anteriore del segnale di uscita del rivelatore che successivamente si ve rifica sul conduttore 21 forniscono il segnale di a-? bilitazione sul conduttore 35. Il segnale di abilitazione sul conduttore 35 rende conduttore il circuito porta di cadenza 23 dei periodi ed il circuito porta idi cadenza 28 ad alta velocit?, trasmettendo cos? il segnale di cadenza dei periodi al contatore 22 dei periodi del rivelatore ed il segnale di cadenza ad alta velocit? al contatore di alta velocit? 27. Perci?, si potr? notare che, in seguito alla comparsa del primo fronte anteriore del segnale di uscita del rivelatore che segue il comando di avviamento di conversione, i contatori 22 e 27 cominciano il conteggio dei segnali rispettiyamente applicati. Poiche il contatore 22 dei periodi del rivelatore era stato inizlalmente ripristinato a zero, il contatore 22 comincia il conteggio verso l?alto a partire_dal conteggio zero. Poich? il contatore di alta velocit? 27 era stato inizialmente predisposto sul numero di pre-caricamento del contatore, il contatore 27_. comincia il_ conteggio .verso l'alto a partire dal pre caricamento. Con il procedere del processo di conteggio , il constatore 22 accumula il conteggio dei periodi del rivelatore che si sono verificati fin dal momento in cui era iniziato il processo di conteggio ed il contatore di alta velocit? 27 accumula la somma del numero fino al quale il contatore era stato originariamente pre- caricato pi? il numero dei periodi_ emessi dall'o scillatore 25 che sono trascorsi a partire dall? inizio del processo di conteggio.

A mano a mano che il contatore 27 continua a contare gli_impul3i di cadenza ad alta velocit?, alla fine il conteggio aumenter? fino al punto al (fiale verr? impostato il bit pi? significativo del contatore. Convenzionali circuiti nel complesso circuitale di controllo 24 in risposta al segnale di bit pi? significativo dal contatore 27 ed in rispo sta al segnale di uscita del rivelatore sul terminale 21 terminano il segnale di abilitazione sul terminaie 35 in seguito alla comparsa del successivo fronte anteriore del segnale di uscita del rivelatore. Perci? , in seguito alla comparsa del fronte anteriore del segnale di uscita del rivelatore a partire dall?impostazione del bit pi? significativo del contatore_27 circuiti .porta .23-e.28.vengono disabi l?tati_facendo.terminare.,il processo di.conteggio. sia nel contatore 22 dei periodi..del..rivelatore.sia . nel.contatore di alta velocit? 27.

Si potr? notare da..quel che precede che l'intervallo,di conversione. come_determinato_dall'impulso di abilitazione D illustrato nella figura 4 e durante il quale i_.contatori 22 e_2_7_vengono abilitati al conteggio,.si.verifica_nel corso di.un numero intero di periodi del segnale di uscita del rivelatore. Alla fine dell'intervallo.di.conversione,_ il contatore 22 dei periodi delrivelatore .contiene_ un conteggio digltale del_numero_ dei periodi del rivelatore che si sono verificati ed_il contatore_di alta velocit? 27 contiene un conteggio digitale de1 numero di precarieamento pi? i1 numero dei periodi de1 segnale di cadenza di alta velocit?^che si sono veri ficati durante l'intervallo di conversione . L 'uscita di conteggio dei periodi in forma digitale dal contatore 22 dei periodi del rivelatore e l'uscita del conteggio di alta veloci%? in forma digitale dal contatore di alta velocit? 27 formano un segnale di conteggio digitale conveniente per essere inserito nell'elaboratore 29 per calcolare il periodo del segnale di uscita del rivelatore oltre che la sua frequenza. In accordo con ci?, l?elaboratore 29 divide la durata dell 1 in ter vallo di conversione per il numero di periodi del rivelatore che si verificano durante l?intervallo di conversione per fornire il periodo del rivelatore. La frequenza del rivelatore viene calcolata dal reci-Pro co del periodo del rivelatore. Il tempo di conver-_ aione viene derivato dall?uscita di conteggio del contatore di alta velocit? 27? dal numero di pre-caricamento del contatore e dalla frequenza del segnale di cadenza ad alta velocit?.

Con riferimento ora alla figura 5A e illu-.strato un grafico degli stati sequenziali del contatoreper esemplificare il funzionamento del convertire

tore della figura 3. In questa illustrativa forma di_ realizzazione , il contatore di alta velocit? 27 comprendeun contatore da 21 bit ed il contatore 22 dei periodi del rivelatore comprende un contatore di 7 ibit. Noli'esempio illustrato, i bit da 13 a 19 del contatore 27 di alta velocit? vengono pre-caricati dall?elaboratore 29 su (01 1 10 10), e perci? lo 'stato iniziale del contatore di alta velocit? ? l?equivalente di (47 5 1 3 6) decimale. Il bit pi? significativo 20 del contatore di alta velocit? 27 cone anche i bit meno significativi (BMS) da 0 a 12 vengono inizialmente azzerati come sopra descritto. S? osserver?,.che,.dopo che il bit.pi?_significativo 20 dei contatore di alta_velocit? 27.?.stato commutato allo,stato.UNO, la.procedura ,di conteggio continua. fino al fronte.del segnale di uscita .del_rsvelatore che si.yerifica_successivainente La_figura,5B indica la_maniera in cui le_uscite_di conteggio in forma di gitale ai dontatori 22_.e 27 possono essere utilizza te_per fornire 1a frequenza.del rivelatore. Si osser va che ?eruna frequenza del rivelatore rossimativ amente di 1793 Hz, il tempo di conversione ? colm.--preso fra 18 e 19 millisecondi. Le figure J5A^e 6B forniscono un altro esempio del funzionamento del convertitore della figura 3? in cui il numero di precaricamento del contatore di alta velocit? ? (00 1 10 1 comportando uno stato iniziale del contatore di alta velocit? di (22 1 184) decimale. Si osserva che, perula frequenza del rivelatore ancora approssimativamente di 1793 Hz, il tempo di conversione ? ora fra

26 e 27 millisecondi.

gliesempi delle figure 5A e 6A dimostrano che.il._tempo d?.conversione viene controllato dal numero di pre-caricamento fornito dall?elaboratore 29,

cosi t empo di conversione direttamente otto il controllo dell?elaboratore. Si potr? notare che i calcoli delineati nelle figure_5B_e 63 possono essere faciImente.eseguiti nell'elaboratore di dati 29_ per mezzo di convenzionali complessi circuitali discreti digitali od analogici oppure per mezzo di un programma o software codificato in un calcolatore digitale a programma memorizzato in conformit? alle convenzionali routine di programma preparate a partire dai calcoli delineati

Poich? un incremento del tempo di conversione comporta una mediatura degli intervalli di tempo attrav-erso un gran numero di periodi del rivelatore, un incremento del tempo di conversione comporta un aumento di risoluzione. Poich? un incremento del tempo di conversione si traduce in un maggior numero di impulsi di cadenza ad alta velocit???che vengono accumulati, il peso di bit di ciascun impulso viene conformemente ridotto. Perci?,'quando il tempo di conversione viene aumentato oiascun impulso di alta velocit? rappresenta una minore variazione incrementale di pressione, aumentando cosi la risoluzione di pressione del convertitore. Poich? il tempo di conversione viene controllato dal numero di pre-caricamento fornito al contatore ad alta velocit? 27 dall'elaborat?re 29, si potr? notare che la,risoluzione del convertitore si trova direttamente sotto il controllo dell'elaboratore digitale 29. Perci?, con l'aument are.del.numero di precarieamento,..il tempo,di convers ione,.diminuisce elaa .incertezza della,mi.surazione, della pressione o della frequenza del.rivelatore aumenta. L' effetto opposto si verifica per. una diminuzione, del .numero, di pre-caricamento.

Pertanto , si potr? notare, .che , .divers te dalla disposizione della tecnica precedente gi? diseus sa con riferimento alla figura_2.nella quale. una variazione del tempo di conversione o di risoluzione richiede una indesiderabile alterazione della strottura, le variazioni in questi parametri del_si) st ema sono effettuate per mezzo di una semplice alt era zi one del so f tv/are nel contatore della figura 3. Perci? , utilizzando il contatore della figura 3, il tempo di conversione e la risoluzione del sistema possono essere messi sotto il controllo del calcolatore, facilitando l'adattabilit? .del convertitore a diversi rivelatori, a diverse applicazioni ed a diverse condizioni.

Per esemplificare i perfezionamenti che si possono ottenere mediante l'utilizzazione della presente invenzione, si consideri un particolare rivelatore di pressione attraverso un particolare intefval? lo di pressionei in cui la frequenza del rivelatore varia da 942,86 Hz a 3565,06 Hz. Utilizzando un conve rtitore basato sullatecnica,precedente gi? discussa con riferimento alla figura.,2,Al.tempo.di conversione per un .numero.fisso .16.di periodi del.rivelato re varia da _4, 49 a 18 millisecondi . Utilizzando il convertitore della presente invenzione gi? descritto_ ed impostando_il tempo_minimo di conversione a .7?.68J mi llisecondi , il tempo di conversione varia_ora da , 7,68 a 9.8 millisecondi Perci?-, il massimo tempo-di| conversione del convertitore della present e invenzio ne inferiore a quello della disposizione della tecni- _ c a precedente ed inoltre il convert itore_della preseninvenzione fornisce una migliore risoluzione di ! pressione nel caso peggiore in confronto con il disposi tivo .della tecnica_precedente Perci? , si potr? notare che il convertitore della presente invenzione migliora simultaneamente la risoluzione di pressione ed il tempo di conversione in confronto con il conver-?titore della tecnica precedente._Il tempo di conversione per il convertitore della presente invenzione ? relativamente costante in confronto con quello delconvertitore della tecnica precedente. Inoltre, il peso di bit dei periodi del rivelatore di ciascun impulso di cadenza ad alta velocit? e la concomitante , risoluzione dei periodi del rivelatore variano in maniera indesiderabile nella disposizione della tecnia - precedente mentre nel convertitore della presente invenzione il peso di-bit -del -contatore di alta velonit? e -la risoluzione dei periodi-del rivelatore.sono- approssimativamente costanti.

La -presente-invenzione ?.stata .descritta in -termini di terminazione dell'intervallo,di conversione in conformit?-.alla .impostazione del bit.,pi?.significativo-del-contatore .di alta-velocit? 27- Si.-potr? notare che.una qualsiasi..predeterminato conteggio del contatore di alta velocit?.27 .pu? -essere utilizzato.

lo stesso.effetto .la.presente-invenzione comprende..anche altri..meccanismi per farterminare_1'intervallo ..di?conversione.,.Per esempio, un temporizzatore_ come,un multivibratore monostabile-pu?.essere utilizzato per temporizzare un predeterminato intervallo a .partire dal ponte anteriore del segnale di abilitazione in modo da_far .terminare il .segnale di .abilitazione in corrispondenza del successivo fronte anteriore di frequenza del rivelatore che si verifica dopo l'intervallo predeterminato. Alternativamente, il_contatore 22.dei periodi_del rivelatore pu? essere utilizzato_per controllare.ilcircuito porta di calenza ad -alta velocit? in conformit?_al conteggio per un tempo che ? maggiore oppure uguale all'intervallo predeterminato , cos? d_a rendere possibile l'abilitazione del.circuito porta di cadenza ad alta velocita per un numero intero di periodi del rivelatore che supera esattamente 1'intervallo predeterminato.

La sopra descritta forma di realizzazione dell' invenzione ? stata s.pie.gata in termini di utili zzazione del fronte anteriore del segnale di frequenza del rivelatore per iniziare e terminare l?intervallo di conversione. Si potr? notare che alterna tivamente per questo scopo si pu? utilizzare una qualsiasi predeterminata fase temporale del segnale. Per esempio, si possono cosi utilizzare i fronti poste-; riori. Alternativamente, l'intervallo di conversione pu? essere avviato in corrispondenza del fronte anteriore e pu? essere fatto terminare in corrisponde.nzra dei fronte posteriore o viceversa. Con questa dispo sizione, un numero intero di periodi del rivelatorepi? una met? di un periodo del rivelatore, vengono utilizzati nei calcoli.

-Le-figure -5B e-6B indicano particolarical -coli per-fornire il periodo dei-rivelatore e -la frequenza del rivelatore. Questi calcoli implicano la derivazione-del-tempo-di- conv-ersione mediante sottrai zione -del-numero-di-pre-caricamento del-contatore dalll'uscita di conteggio-del -contatore -di altavelor cit? 27-e la-divisione -la -frequenza -del segnale, di. cadenza ad alta velocit?..Si.potr? notare che tali. calcoli sono .esemplari,.altri.calcoli.essendo.uti li zzabili per.fornire lo stesso risultato.

La presente invenzione pu? essere considerata, come .atta a fornire un convertitore adattativo per_il fatto che esso automaticamente s? adatta al_ numero di periodi_del rivelatore attraverso il quale si effettua il calcolo della media degli intervalli di_tempo in conformit? all'intervallo di conversione controllai o dal calcolatore. Il numero di periodi del rivelatore ? una variabile che dipende dall'interallo di conversione. L'invenzione pu? essere usata'. per la scelta del massimo possibile numero di periodi del rivelatore attraverso cui fornire la media.

La forma di realizzazione della figura 3 della presente invenzione utilizza un treno di irapuisi di cadenza di alta velocit? che ? asincrono rispetto all'impulso di avviamento di conversione e rispetto all'inizio dell'intervallo di conversione. Si potr? notare che la abilitazione degli impulsi di cadenza sincronizzati pu? anche essere utilizzata nel? convertitore della presente invenzione per fornire un perfezionamento ancora ulteriore nel miglioramento della precisione fornita dal calcolo della media degl i intervalli di tempo. In un tale sistema? gli im

Claims (15)

RIVENDICAZIONI

1. Apparecchio per convertire il periodo di un segnale periodico in un segnale di conteggio digitale, comprendente un mezzo di controllo per in ziare un_intervallo_di conversione in corrispondenza di una predeterminata fase temporale del segnale periodico e per far terminare l'intervallo di conversione con il successivo presentarsi della predeterminata fase temporale del segnale periodico dopo un intervallo di tempo predeterminato a partire dal-1- inizio dell'intervallo di conversione, 'in primo me zzo- contatore abilitato dal mezzo di controllo -pe r contare i periodi del segnale- periodico che si verificano durante 1 1 intervallo di conversione, contando cos? un numero intero di -periodi, un mezzo generatore di impulci -di cadenza o di clock per fornire un segnale ad impulso -di cadenza o di clock ed un secondo mezzo contatore abilitato dal mezzo di controllo. .per_ contare.-il .numero, degli impulsi del .segnale ad impulsi di -Cadenza che. si. verificano durante . 1' intervallo di conversione, le uscite di. conteggio del pr imo e del .secondo mezzo contatore forniscono _ils e gnale .di conteggio digitale .

1 . Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di controllo comprende un mezzo per il caricamento del secondo mezzo portatore con un primo predeterminato conteggio, in modo da deter minare il predeterminato intervallo di tempo. _

3 Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di controllo comprende un mezzo che risponde.al._seganel periodico e ad_ un secondo predeterminato conteggio del secondo mezzo_ contatore per far terminare l'intervallo di conversione ho segnito al successivo verificarsi della predeterminata fase- temporale-dei. segnale, periodico dopo., che. si ? verificato, il.secondo predeterminato conteggio del-.ser condo mezzo contatore.

4. Apparecchio secondo la rivendicazione 3,. in..cui il'secondo,predeterminato conteggio.?_rappresentato .dalla impostazione.,di..un bit predeterminato del secondo mezzo contatore.ed il mezzo per far terminare l'intervallo di conversione comprende un _ me zzo che risponde al segnale periodico ed al bit pr edeterminato del secondo mezzo.contatore per far terminare l'intervallo di conversione in seguito_al_ successivo verificarsi_della.predeterminata .fase temporale del serenale periodico.dopo l'impostazione del bit predeterminato del secondo mezzo contatore._

5 Apparecchio secondo la rivendicazione in cui il.bit predeterminato comprende il bit pi? ignificativo del secondo mezzo contatore ed_il mezo per far terminare 1'interval?io_di conversione com prende un mezzo che risponde al segnale periodico e a detto bit pi? significativo del secondo mezzo conatore per far terminare l'intervallo di conversione n seguito al successivo presentarsi della predeterminata fase temporale del segnale periodico dopo la mpostazione del _bit_ predeterminato del secondo mezzo contatore.

1 , in-cui la predeterminata fase temporale si verifica in corrispondenza dei fronti anteriori del segraie di periodo ed il mezzo di controllo comprende . un -mezzo per iniziane l'intervallo di conversione,con il presentarsi di un fronte anteriore del se,spiale periodico e termina l'intervallo_di conversione in seguito al successivo presentarsi di un fronte anteriore del segnale periodico dopo un predeterminato intervallo. ditempo. a partire.dall'inizio,.dell'intervallo di conversione.

.7..Apparecchio secondo.,la .rivendicazione 3. in cui la.predeterminata fase.temporale,si.verifica in .corrispondenza .dei.fronti anteriori del segn ale periodico ed il mezzo.che.fa.terminare.. l'intervallo.di conversione comprende un mezzo che.risponde al segnale.periodico ed al secondo conteggio predeterminato del secondo,mezzo contatore per far terminare l'intervallo di conversione in seguito al. successivo .presentarsi-.di un fronte anteriore del segnale periodico dopo che si ? presentato il secondo _conteggio predeterminato del secondo mezzo contatore

8 Apparecchio secondo la rivendicazione 5, in cui la predeterminata fase temporale si verifica in corrispondenza dei fronti anteriori del segnale pe riodico.ed.il mezzo-per far.terminare l'intervallo di conversione comprende un messo che risponde al segnale periodico ed.al bit pi?-significativo del serondo mezzo contatore per far terminare l'intervallo. . di conversione con -il successivo presentarsi di un fronte anteriore del segnale periodico dopo l'impostazi one del .bit.pi? significativo del secondo mezzoconfalere .

9.-Apparecchio secondo una.qualsiasi delle pr ecedenti rivendicazioni in cui il primo mezzo.conlatore, comprende un primo contatore ed.un mezzo di.abilitazione ,che risponde al.segnale.periodico collegato al mezzo di controllo .per trasmettere ?l_segnale. periodico al.primo contatore durante l'intervallo di' conversione .

10. Apparecchio secondo una .qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il secondo mezzo contatore comprende un secondo contatore ed.un mezzo di abilitazione che risponde al segnale ad impulsi di cadenza o di clock e collegato al mezzo di controllo per trasmettere il segnale ad impulsi,di cadenza al ' .secondo contatore durante l'intervallo di conversione.

11 Apparecchio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni ed ulteriormente comprendenle uscite di conteggio del primo e del secondo meszo contatore per calcolare-il periodo del suo segnale -periodico..

12. Apparecchio secondo la rivendicazione 2 ed.ulteriormente comprendente-un mezzo di elaborazione di dati per fornire-il primo conteggio predeterminato, al.secondo mezzo contatore,e.per calcolare -il periodo .del segnale periodico.mediante,sottrazione. del. primo conteggio predeterminato-dall' uscita di_ co.nteggio del secondo mezzo contatore e.per.divider la-.sua differenza per..la frequenza del segnale,ad .im pulsi di.cadenza per l' uscita-di.conteggio del? pri mezzo .contatore.

13. Apparecchio.secondo larirendicazione 1, in cui il mezzo.di.,controllo rende .un mezzo.. ch e.risponde al.segnale dicomando di avv iamentodi conversione per iniziare intervallo,.di conversione in corrispondenza .del.,successivo presentarsi_della pre determinata fase_temporale_del segnale periodicoo a partire..dal segnale di comando ..di._avviamento di_ conve rsione.e per far _terminare l'intervallo di conve rsione_in .corrispondenza del _successivo,_presentarsi predeterminata .fase.temporale?del segnale...periodico dopo l'intervallo._di.tempo.predeterm inato part ire_.dall'inizio,dell?intervallo.di conversione.

14. Apparecehio secondo una_qualsiasi delle precedenti,rivendicazioni.e.d atto all'impiego_con un rivelatore di pres?one a.diaframma_vibranie incedi, il segnale periodico ? fornito dal rivelaiore._

15.Apparecchio per convertire il periodo di un segnale periodico in un segnaie di conteggio digitale che comprendeun mezzo di controllo per in iziare un intervallo di conversione on_corrispondenza di una prima predeterminata fase temporale del segnale periodico e per far terminare l'intervallo di conversione in seguito al successivo presentarsi di una seconda predeterminata fase temporale del segnale periodico immediatamente dopo un predeterminato intervallo di tempo a partire da detto inizio dell 'intervallo di conversionei un primo mezzo contatore aibilitato dal mezzo di controllo per contare i periodi del segnale periodico che si verificano durante l' intervallo di conversione? contando cos? un nume- : ro intero di tali periodi, un mezzo generatore di ! impulsi di cadenza o di clock e per fornire un segnale _ad impulsi di cadenza ed un secondo mezzo contatore abilitato dal mezzo di controllo per contare gli ; impulsi-.del segnale ad impulsi di cadenza che si verificano durante l 'intervallo di conversione , mentre le uscite di conteggio del primo e del secondo contatore.forniscono.il segnale di conteggio digitale.

1 6.Apparecchio per.convertire il periodo di?un segnale periodico in un segnale di conteggio digitale,,l'apparecchio essendo costruito e disposto sostanzialmente come finora_particolarmente descritto con_riferimento alle figure,da 3 a 6B dei .disegni allegati.