SU1480109A1 - Способ преобразовани аналогового сигнала в широтно-импульсный и измерительный преобразователь дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в измерительных преобразовател х электрических сигналов различных датчиков, устанавливаемых дл  исследовани  нестационарных процессов. Целью изобретени   вл етс  уменьшение динамической погрешности преобразовани  и компенсаци  динамической погрешности преобразовани  и компенсаци  динамической погрешности первичного измерительного преобразовател , например источника аналогового сигнала. Способ предусматривает формирование развертывающего сигнала, например пилообразного напр жени . Аналоговый выходной сигнал датчика уменьшают в α раз, где α *98 1, и СРАВНиВАюТ C пилООбРАзНыМ. ДАлЕЕ фОРМиРуюТ пОСлЕдОВАТЕльНОСТь ВСпОМОгАТЕльНыХ иМпульСОВ, ОпРЕдЕл юТ РАзНОСТь длиТЕльНОСТЕй эТиХ иСпульСОВ, A СигНАл, пРОпОРциОНАльНый эТОй РАзНОСТи, пОдВЕРгАюТ фуНКциОНАльНОМу пРЕОбРАзОВАНию и фОРМиРуюТ КОРРЕКТиРующий СигНАл. ЭТОТ СигНАл СуММиРуюТ C АНАлОгОВыМ СигНАлОМ. ПОлучЕННый СигНАл СРАВНиВАюТ C пилООбРАзНыМ НАпР жЕНиЕМ и фОРМиРуюТ ВыХОдНОй иМпульСНый СигНАл, длиТЕльНОСТь КАждОгО иМпульСА B KOTOPOM ОпРЕдЕл ЕТС  OT MOMEHTA зАпуСКА пилООбРАзНОгО НАпР жЕНи  дО MOMEHTA PABEHCTBA пилООбРАзНОгО НАпР жЕНи  СуММЕ ВХОдНОгО АНАлОгОВОгО и КОРРЕКТиРующЕгО СигНАлОВ. 2 C.п.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

(21)4121251/24-21

(22)02.07.86

(46) 15,05.89. Бюл. № 18

(71)Опытное производство Института биологии южных морей им. А„О.Ковалевского

(72)В.М„Аскинадзи и В„В.Дубовский

(53)621 .317.7(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1013768, кл. G 01 К 7/00, 1985,

Авторское свидетельство СССР № 1307570, кл. Н 03 К 7/08, 02,07.85.

(54)СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА В ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение может быть использовано в измерительных преобразовател х электрических сигналов различных датчиков, устанавливаемых дл  исследовани  нестационарных процессов. s Целью изобретени   вл етс  уменьшение динамической погрешности преобразовани  и компенсаци  динамической погрешности первичного измерительного преобразовател , например источника аналогового сигнала. Способ предусматривает формирование развертывающего сигнала, например пилообразного напр жени . Аналоговый выходной сигнал датчика уменьшают в at. раз, где о 1 , и сравнивают с пилообразным. Далее формируют последовательность вспомогательных импульсов, определ ют разность длительностей этих импульсов , а сигнал, пропорциональный этой разности, подвергают функциональному преобразованию и формируют корректирующий сигнал. Этот сигнал суммируют с аналоговым сигналом Полученный сигнал сравнивают с пилообразным напр жением и формируют выходной импульсный сигнал, длительность каждого импульса в котором определ етс  от момента запуска пилообразного напр жени  до момента равенства пилообразного напр жени  сумме входного аналогового и корректирующего сигналов 2 с. и 1 ф-лы, 1 ил„

о

оо

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в измерительных преобразовател х электрических сигналов различных датчиков , устанавливаемых дл  исследовани  нестационарных процессов.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение динамической погрешности преобразовани  и компенсации динамической погрешности первичного измерительного преобразовател  (источника аналогового сигнала).

Способ преобразовани  аналогового сигнала в широтно-импульсный заключаетс  в следующем

Формируют развертывающий сигнал, в простейшем случае пилообразное напр жение . Аналоговый сигнал, который  вл етс  выходным сигналом первичного измерительного преобразовател  (датчика), уменьшают, например, в d раз, где с 1, и сравнивают с пилообразным j Далее Аормируют последовательность вспомогательных импуль14

сот;, длитнпьносль каждого иг которых определ етс  от момента запуска пилообразного напр жени  до момента равенства уменьшенного в А раз аналогового сигнала. Затем определ ют разность длительностей двух вспомогательных импульсов в и интервалы преобразовани  и сигнал,

ПрОПОрЦИОНалЬНЫЙ ЭТОЙ разНОСТИ, ПОД-

вергают функциональному преобразованию , Таким образом формируетс  корректирующий сигнал.., Этот сигнал суммируют с полным аналоговым сигналом, полученный суммарный сигнал сравнива ют с пилообразным напр жением, а затем формируют выходной импульсный сигнал, длительность каждого импульса в котором определ етс  от момента запуска пилообразного напр жени  до момента равенства пилообразного напр жени  сумме входного аналогового и корректирующего сигналов

На чертеже представлена функциональна  схема измерительного преобразовател  аналогового сигнала в ши- ротно-импульсный.

Измерительный преобразователь аналогового сигнала в широтно-импульс-1- ный содержит первичный измерительный преобразователь 1 (ПИП) - источник аналогового сигнала, сумматор 2, компаратор 3, триггер 4, генератор 5 тактовых импульсов, формирователь 6 пилообразного напр жени , делитель 7 напр жени , компаратор 8, триггер 9, блок 10 измерени  разности длительностей смежных импульсов и функциональный преобразователь 11, при этом соединены последовательно ПИП 1 сумматор 2, компаратор 3 и триггер 4 выход которого соединен с выходной шиной, а второй вход - с выходом генератора 5 тактовых импульсов и входом формировател  6 пилообразного напр жени , выход которого соединен с вторым входом компаратора 3, причем выход ПИП 1 через делитель 7 напр жени  соединен с первым входом компаратора 8, второй вход которого соединен с выходом формировател  6 пилообразного напр жени , а выход - с первым входом триггера 9, второй вход которого соединен с выходом генератора ri тактовых импульсов, а выход - г иходом блока 10 измерени  разности дппгрлъногтей смежных импульсов , -шчод которого через функQ

5 о

5

циональный преобразователе 11 соединен с вторым входом сумматора 2

Сумматор 2 может быть выполнен на операционном усилителе, триггеры 4 и 9 - на основе RS-триггеров, блок

10измерени  разности длительностей смежных импульсов - на основе двух элементов выборки-хранени , входы которых соединены с выходом формировател  пилообразного напр жени , выходы - с входами вычитающего устройства , а управл ющие входы через формирователи импульсов - с выходом триггера 9, при этом выход вычитающего устройства соедин ют с входом функционального преобразовател  11„

Функциональный преобразователь

11может быть выполнен как тп параллельно включенных параболических преобразователей с соответствующими масштабирующими коэффициентами А, выходы которых соединены с входами суммирующего операционного усилител , выход которого соедин ют с входом сумматора 2, причем количество параболических преобразователей m определ етс  из соотношени 

0

5

0

где

сО

.С

U

м акс

f

93

ЧЗ

и

-допустима  относительна  погрешность компенсации динамической погрешности измерени ;

-максимальный диапазон изменени  выходного сигнала ПИП на интервале преобразовани ;

-максимальное абсолютное приращение этого сигнала.

Функциональный преобразователь 11 реализует функцию вида

|ди

45

i м)ЧА-4Д5

i-1c т

Г-т

лт - посто нна  времени ПИП; период преобразовани ;

сигнал, пропорциональный

разности длительностей вспомогательных импульсов на n-м и п-1-м периодах преобразовани .

Функциональный преобразователь такого вида позвол ет компенсировать динамическую погрешность ПИП, обусловленную его инерционностью.

Измерительный преобразователь функционирует следующим образом.

-U

пупьг.а  л  ьгхпдг генератора S тактовых импульсов запускаетс  формирователь 6 пилообразного напр жени  и одновременно на выходах RS-триггеров 4 и 9 формируютс  передние фронты импульсов. Задний фронт вспомогательного импульса на выходе триггера 9 формируетс  при срабатывании компаратора 8 в момент равенства пилообразного опорного напр жени  и напр жени  на выходе делител  7„ Вспомогательный импульс уменьшенной длительности подаетс  на вход блока 10, на выходе которого формируетс  напр жение, пропорциональное разности длительностей импульсов на n-м и п-1-м периодах дискретизации,, С помощью функционального преобразовател  11 это напр жение трансформируетс  в напр жение корректирующей поправки согласно описанному выше алгоритму ,, Сумма напр жени  поправки и выходного напр жени  ПИП определ ет момент срабатывани  компаратора 3 и, следовательно, момент по влени  заднего фронта импульса на выходе триггера 4„ В результате на выходе триггера А сформирован импульс, длительность которого скорректирована на величину динамической погрешности измерени , обусловленной инерционностью ПИП. Этот импульс  вл етс  выходным дл  измерительного преобразовател ,,

Предлагаемый способ и устройство дл  его осуществлени  представл ют собой один из возможных вариантов последовательной коррекции в измерительном преобразователе, когда запаз дывание ПИП компенсируетс  в процессе широтно-импульсной модул ции выходного сигнала. При этом динамическа  погрешность компенсируетс  с любой требуемой точностью и в пределах быстродействи  ШИМ-преобразовани  практически безынерционно благодар  тому, что корректирующий сигнал формируетс  на интервале текущего преобразовани , что особенно важно при исследовани х нестационарных процессов с помощью инерционных датчиков.

Claims (3)

1. Способ преобразовани  аналогового сигнала в широтно-импульсный, включающий формирование развертывающего сигнала, суммирование входного

5 0 5 о

0

5

0

5

09б

и корректирующего сигналов, сравнение суммарного сигнала с развертывающим , формирование выходного сигнала , длительность которого пропорциональна результату сравнени , и формирование вспомогательного сигнала, величина которого пропорциональна разности длительностей двух смежных сигналов, отличающий с  тем, что, с целью уменьшени  динамической погрешности преобразовани  и компенсации динамической погрешности источника аналогового сигнала, дополнительно сравнивают развертывающий и уменьшенный аналоговый сигналы , формируют последовательность вспомогательных импульсов, длительность которых пропорциональна результату сравнени , формируют вспомогательный сигнал, величина которого пропорциональна разности длительностей двух смежных вспомогательных импульсов на п-м и п-1-м периодах преобразовани ми формируют корректирующий сигнал путем функционального преобразовани  вспомогательного сигнала о

2„ Измерительный преобразователь аналогового сигнала в широтно-импульсный , содержащий соединенные последовательно первичный измерительный преобразователь (источник аналогового сигнала), сумматор, первый компаратор и триггер, выход которого соединен с выходной шиной устройства , а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов и входом формировател  пилообразного напр жени , выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, . и блок измерени  разности длительностей смежных импульсов, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  динамической погрешности устройства и компенсации динамической погрешности первичного измерительного преобразовател , в него дополнительно введены делитель напр жени , второй .компаратор, второй триггер и функциональный преобразователь, при этом выход первичного измерительного преобразовател  через делитель напр жени  соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом формировател  пилообразного напр жени , а выход - с первым входом второго триггера , второй вход которого соединен

с выходом генератора тактовых импульсов , а выход - с входом блока измерени  разности длительностей смежных импульсов, выход которого через функ- циональный преобразователь соединен с вторым входом сумматора,,

3. Преобразователь поп0 2, отличающийс  тем, что в нем функциональный преобразователь реали- эует функцию вида

m л Т ; F 2 (-1)-1(А - ) , s i tr

де - посто нна  времени первичного измерительного преоб- разо вател ;

t T - период преобразовани ;

А - коэффициент пропорциональности;

m - показатель, выбираемый из соотношени 

1й Пл.цкс , , „

( ) ,| I,

и,макс 73

максимальное абсолютное

приращение выходного сигнала первичного измерительного преобразовател  на интервале преобразовани ;

U

маке

Э9П

-максимальный диапазон изменени  сигнала;

-допустима  относительна  погрешность компенсации динамической погрешности измерени ;

йТ - сигнал, пропорциональный

разности длительностей вспомогательных импульсов на n-м и п-1-м периодах преобразовани .