SU1352651A1 - Цифровой датчик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического регулировани  и управлени  в качестве датчиков положени , скорости и т.п. Цель изобретени  - повышение линейности и стабильности характеристик. Цифровой датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3, дифференциальный усилитель 4, преобразователь 5 напр жение-частота , два реверсивных счетчика 6,7, два регистра 8,9, два генератора импульсов 10, II, распре- делитель 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 14, элемент 15 задержки и два элемента 2И-ИЛИ 16, 17. За счет введени  счетчика 13, регистра 8, второго реверсивного счетчика 7 и второго генератора 1I импульсов исключаетс  нелинейность характеристики преобразовани , обусловленна  зависимостью коэффициента передачи 1 аналогового тракта устройства от амплитуды выходного сигнала чувствительного элемента 1. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. i (Л 00 ел to О5 ел фие.1

Description

1 ,- 1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулировани  и управлени  в качестве датчиков положени , скорости и т.п.

Цель изобретени  - повышение линейности и стабильности характеристик .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема цифрового датчика; на фиг. 2 - схема мостового переключател ; на фиг. 3 - временные диаграммы на входах и выходах распреде- лител  импульсов.

Цифровой датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3, дифференциальный усилитель 4, преобразователь 5 напр жение - частота, два реверсивных счетчика 6, 7, два регистра 8, 9, два генератора импульсов 10, 11, распределитель 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 14, элемент 15 за- держки и два элемента 2И-ИЛИ 16, 17 Мостовой переключатель выполнен на четырех ключах 18-21.

Устройство работает следующим образом,

Импульсные сигналы, формируемые распределителем 12 импульсов на его первом и втором выходах, управл ют переключением ключей мостового переключател  3. Импульсом с первого выхода распределител  12 импульсов (фиг. ) включаютс  первый 18 и четвертый 21 ключи мостового переключател  3 и на неинвертирующий вход дифференциального усилител  4 поступает сигнал с выхода чувствительного элемента 1 через усилитель 2. При по влении импульса на втором пы- ходе распределител  12 импульсов (фиг. ЗЬ), ключи 18 и 21 закрываютс  и открываютс  ключи 19 и 20, в -результате на вход циффе ренциально- го усилител  4 поступает инвертированный сигнал с выхода чувствительного элемента 1, Сигналом с выхода дифференциального усилител  4 осу- ществл етс  управление частотой импульсов преобразовател  5 напр жение - частота. При линейной зависимости частоты импульсов f от напр жени  на выходе чувствительного элемента, 1 имеем: f щ f-o при и О И f пич о при U4 О, где fp - номинальна  частота

0

,

0 j

0

5

5

5

I2

импульсов на выходе преобразовател  5; и - значение напр жени  на выходе дифференциального усилител  4; - коэффициенты передачи цепи усилитель 2 - преобразователь 5 при положительном и отрицательном напр жении на выходе дифференциального усилител  4.

В первых двух тактах работы в счетчике 6 формируетс  код, пропорциональный t2 k/|f. За это же врем  в счетчике 13 накапливаетс  величина 2kfo. Выходна  частота преобразовател  5 поступает при этом на вход счетчика 13 через элемент 2ИгИЛИ 16, KOTOpbiil открыт высоким потенциалом на третьем выходе схемы 12 (фиг, 3 г). Когда же уровень 1 снимаетс  с третьего и по вл етс  на четвертом выходе схемы 12, прекращаетс  поступление импульсов с выхода преобразовател  5 на счетчик 13, информаци  с него переписываетс  в регистр 8 по импульсу на восьмом выходе схемы 12 (фиг, 3), после чего счетчик 13 обнул етс  (дес тый выход схемы 12). В этот момент на выходе переполнени  счетчика 6 присутствует высокий логический уровень и с приходом импульса на третий вход элемента И 14 частота с выхода генератора 1 начинает поступать через элемент И 14 на вход второго реверсивного счетчика 7, а через схему 2И-ИЛИ 17 на тактовый вход счетчика 6, на вход управл ющего регистра счета которого в это врем  подаетс  уровень О.

Частота генератора 11 импульсов выбираетс  не ниже f , где / - разр дность реверсивного счетчика 6; i - удвоенный период импульсов генератора 10,

В результате вычитание в счетчике 6 будет осуществл тьс  до установки его в О, в этот момент на его выходе переполнени  по витс  уровень О и заполнение счетчика 7 прекратитс . Этот процесс поступлени  пачки импульсов из счетчика 6 в счетчик 7 будет происходить п раз, в течение импульса на четвертом выходе схемы 12, Если к моменту окончани  очередного импульса на втором выходе схемы 12 в знаковом разр де (старший разр д ) счетчика 6 будет 1, схема 12 на седьмом выходе формирует уровень 1 и счетчик 6 в процессе перез апи313

си своего содержимого в счетчик 7 осуществл ет на вычитание, а суммирование , так что в любом случае чис- ло выходных импульсов элемента И 14 пропорционально абсолютной величине кода, хран щегос  в счетчике 6.

Счетчик 6 осуществл ет периодическое вычитание .входных импульсов до нул , т.е. до момента, когда че- рез элемент 15 задержки производитс  запись в него выходного кода регистра 8, Чем больше код, хран щийс  в регистре 8, тем больше производитс  вычитание содержимого счетчика 7 и тем реже по вл ютс  импульсы на его выходе переполнени .

Таким образом, через элемент 2И-ИЛИ 16 на счетчик 13 поступает

число импульсов, пропорциональное

2k4f , ,/, rt

-.--- J f/fp. По окончании цикла

zk IP

делени  заканчиваетс  цикл преобразовани , содержимое счетчика 13 перписываетс  в выходной регистр 9, а счетчик 3 вновь обнул етс  (9-й и 10-й выходы схемы 12, фиг. 3 k , л) , Знакова  информаци  снимаетс  с выхода знакового старшего разр да счетчика 6, Далее цикл преобразова- НИН пов -ор етс .

По сравнению с известными решени ми в данном случае обеспечиваетс повышение линейности датчика и стабильности его характеристик.

Ф о р.м у л а изобретени

1, Цифровой датчик, содержащий первый генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, последовательно соединенные чувствительный элемент , усилитель, мостовой переключатель , дифференциальный усилитель и преобразователь напр жение - час- тота, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  линейности и стабильности характеристики, в него введены второй генератор импульсов , второй реверсивный счетчик, дв регистра, счетчик импульсов, два элемента 2И-ИЛИ, элемент И, элемент задержки и распределитель импульсов первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, первый и второй, третий и четвертый управл ющие входы мостового переключател  попарно объединены и подклю- чены соответственно к первому и вто

Q

0

5 п

g

0 5 0 g

Claims (2)

1

рому выходам распределител  импульсов , третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого элемента 2И-ИЛИ, п тый и шестой выходы соединены соответственно с первыми входами второго элемента 2И-ИЛИ, выход которого подключен к тактовому входу первого реверсивного счетчика, выход переполнени  которого соединен с первым входом элемента И, а вход управлени  режимом счета - с седьмым выходом распределител  импульсов, восьмой и дев тый выходы которого подключены к входам разрешени  соответственно первого и второго регистров , соответствующие информационные входы которых объединены и подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента 2И-ИЛИ, первый из вторых входов которого объединен с одноименным входом второго элемента 2И-ИЛИ и подключен к выходу преобразовател  напр жение - частота, выход второго генератора импульсов подключен к второму входу элемента И, третий вход которого соединен с шестым выходом распределител  импульсов, а выход соединен с вторым ид вторых входов второго элемента 2И-ИЛИ и с тактовым входом второго реверсивного счетчика, вход управлени  режимом счета и вход разрешени  записи которого соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и выходом элемента задержки, вход которого объединен с вторым из вторых входов первого элемента 2И-ИЛИ и подсоединен к выходу переполнени  второго реверсивного счетчика, информационные входы которого соединены с соот- ветствуюпщми выходами первого регистра , вход обнулени  счетчика импульсов подключен к дес тому выходу распределител  импульсов, второй вход, которого соединен с выходом старшего разр да первого реверсивного счетчика , ифнормационные выходы которого  вл ютс  первой выходной шиной, выходы второго регистра  вл ютс  второй выходной шиной.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с   тем, что мостовой переключатель выполнен на четырех ключах, информационные входы первого и второго , третьего и четвертого ключей попарно объединены и  вл ютс  соответственно первым и вторым информационными входами мостового переключател , управл ющие входы первого, второго, третьего и четвертого ключей  вл ютс  соответственно первым , четвертым, третьим и вторым уп1352651

равл ющими входами мостового переключател , выходы первого и третьего , второго и четвертого ключей попарно объединены и  вл ютс  соответственно вторым и первым выходами мостового переключател .