SU1564728A1 - Устройство дл кодировани сигналов частотных датчиков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  получени  цифрового кода, пропорционального измер емой частотным датчиком величине, с промежуточным преобразованием в частоту. Цель изобретени  - повышение точности. Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в устройство, содержащее частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействи , формирователь 3 интервала измерени , реверсивный счетчик 6, выходной регистр 11, блок 13 пам ти, аналого-цифровой преобразователь 14, введены счетчик 4, делитель 5 частоты, регистры 7 - 10, элемент 12 задержки. Введение указанных блоков позвол ет корректировать код, формируемый реверсивным счетчиком 6, при помощи табличных значений, записанных в блоке 13 пам ти, и лианеризировать характеристику преобразовани . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

1

(21)чЗОбОб1/2 +-2 4

(22)1М9.87

() 15.05.90. Бюл. № 18 (72) А.И. Журавлев, С.И. Траур, В.А. Зотов, И.В. Корольков и В,В. Никитин

(53)681.325(088.8)

(56) Цифровые электроизмерительные приборы./Под ред. В.М. Шл ндина, М.: Энерги , 1972, с. 111, Р. 3-Н.

Авторское свидетельство СССР № Шб2ч6, кл. Н 03 М 1/60, 1985.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ

(57) Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  получени  цифрового кода, пропорционального измер емой частотным датчиком величине, с промежуточным преобразованием в частоту. Цель изобретени  - повышение точности. Поставленна  цель достигаетс  за счет того,что в устройство, содержащее частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействи , формирователь 3 интервала измерени , реверсивный Счетчик 6, выходной регистр 11, блок 13 пам ти, аналого-цифровой преобразователь k, введены счетчик Ц, делитель 5 частоты, регистры , элемент 12 задержки. Введение указанных блоков позвол ет корректировать код, формируемый реверсивным счетчиком 6, при помощи табличных значенийs записанных в блоке 13 пам ти, и лиа- неризировать характеристику преобразовани . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

i

(Л

г-ц

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  получени  ци фрового кода, пропорционального измер емой частотным датчиком величине с промежуточным преобразованием в частоту.

Цель изобретени  - повышение точ- ности.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг, 2- временные диаграммы; на фиг. 3 функции преобразовани .

Устройство (фиг. 1) содержит частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействи , формирователь 3 интервала измерени , счетчик 4, делитель 5 частоты, реверсивный счетчик 6, регистры 7, 8, 9, Ю, выходной регистр 11, элемент 12 задержки, блок 13 пам ти, аналого-цифровой преобразователь 14. Формирователь 3 интервала измерени  (фиг. 1) содержит элемент И ,.элемент ИЛИ Э, генератор 20 опорной частоты (ГОЧ), формирователь 21 измер емого интервала .

Устройство работает следующим образом .

На частотный датчик 1 действуют измер ема  величина Р и возмущающее воздействие F. В результате период Т частотного сигнала на выходе частотного датчика зависит как от значени  измер емой величины, так и от значени  возмущающего воздействи 

Т T(P,F).

Возмущающее воздействие действует также на датчик возмущающего воздействи  2, измен   величину аналогового сигнала на его выходе, и, соответственно, на входе АЦП 14.

Частотный электрический сигнал с выхода датчика 1 подаетс  на формирователь 21 измер емого интервала ФИИ (фиг: 2,6), ФИИ вырабатывает синал в виде последовательности измеремых интервалов единичной амплитуды имеющих длительность, равную длительности заданного количества п периодов частоты датчика, разделенных сигналом нулевой амплитуды длительностью em периодов этой частоты (фиг. 2в).

Во врем  измер емого интервала в устройстве определ етс  предвари

5

0

5

0

5

0

45

50

55

тельный код измер емой величины, вычисл емый по одной иб семейства гра- дуировочных характеристик (фиг.За), сн тых при нескольких разных значени х возмущающего воздействи . В промежутках между измер емыми интервалами осуществл етс  коррекци  предварительного кода с использованием более подробной информации о возмущающем воздействии.

Рассмотрим работу устройства во врем  измер емого интервала, по переднему фронту которого обнул етс  делитель 5, а в реверсивный счетчи6заноситс  код предварительной установки .

Единичный сигнал с ФИИ 21 поступает на старший адресный вход блока 13, представл ющего собой ПЗУ, а также на управл ющие входы регистра 7 и реги- строе 8, 9, перевод  два последних в третье (отключенное от адресной шины) состо ние, а регистр 7 в активное состо ние. В результате на старшем адресном входе регистра 10 присутствует единица, на младшие адресные входы блока 13, через регистр

7поступает код со старших разр дов реверсивного счетчика 6, а на остальных адресных входах блока 13 устанавливаетс  код старших разр дов АЦП 14, выставл емый регистром 10. Под действием единичного сигнала с ФИИ 21 запускаетс  АЦП 14, а импульсы с ГОЧ 20 проход т через элемент И 17 на тактовый вход делител  5 (фиг. 2г), выполненного на накапливающем сумматоре.

По переднему фронту каждого тактового импульса накапливающий сумматор прибавл ет к своему содержимому число, выставл емое, на его информационных входах блока 13. При переполнении накапливающего сумматора на выходе переноса по вл етс  импульс, который поступает , на счетный вход счетчика 6 и уменьшает (увеличивает) его содержимое на единицу.

Содержимое счетчика представл ет собой старшие разр ды кода измер емой величины, младшие разр ды которого составл ет содержимое накапливающего сумматора. Этот код измен етс  в зависимости от числа Ы импульсов опорной частоты, поступивших за измер емый интервал времени, в соответствии с одной из градуировочных характеристик , представленных на фиг. За и полученных дл  разных значений возмущающего воздействи . Нужное изменение кода измер емой величины Р от числа N импульсов опорной частоты обеспечиваетс  тем, что число, прибавл емое накапливающим сумматором к своему содержимому на каждом такте, представл ет собой вес одного импульса опорной частоты в единицах измер емой величины, определ емой по известной зависимости Р от N (фиг. За). Вес импульса опорной частоты выставл етс  на входные шины делител  5 блоком 13 пам ти (ПЗУ), где этот вес записываетс  заранее. В ПЗУ записаны веса импульсов дл  нескольких зависимостей (фиг. За). Выбор нужной из них и переход с одной на другую осуществл етс  автоматически под действием vTapiiwx разр дов кода возмущающего воздействи , поступающих с АЦП 14 на адресные входы ПЗУ через регистр 10.

Поскольку зависимость измер емой величины от числа N импульсов нелинейна (фиг. За), вес одного импульса должен измен тьс . В устройстве это изменение обеспечиваетс  тем, что адрес выбираемой  чейки ПЗУ задаетс  старшими разр дами реверсивного счетчика 6, т.е. старшими разр дами кода измер емой величины. При этом вс кое изменение содержимого этих разр дов приводит к изменению адресуемой  чейки ПЗУ, и, соответственно , к замене на входе делител  5 прежнего веса импульса, записанного в  чейке, адресуемой ранее, на новый, записанный в  чейке, адресуемой теперь .

При таком способе адресации ПЗУ используетс  кусочно-линейна  аппроксимаци  зависимости Р от N (фиг. 36). В пределах одного интервала линеари10

15

35

40

заданному фронту сигнала с ФИИ 21 суммирование прекращаетс  (фиг. 2д) и в реверсивном счетчике 6 остаетс  предварительный код измер емой величины .

Как следует из зависимостей, представленных на фиг. 3, диапазон, в котором может лежать количество N опорных импульсов, пришедших за измер емый интервал времени при изменении

N

Р от

-N,

до Р

лли и

20

составл ет

мн макс, причем NMMH 0. Поэтому содержимое реверсивного счетчика 6 и делител  5 при изменении N от 0 до не имеет принципиального значени . В устройстве код измер емой величины на данном интервале может несколько раз пробежать весь диапазон от до Рмин , как показано пунктирной линией на фиг. 2д. Число предварительной установки реверсивного счетчика 6 (Рпр) выбираетс  из услови , что код измер емой величины

25 должен иметь значение Р„

пои N

N

мин

После окончани  измер емого интервала производитс  коррекци  полученного кода измер емой величины с ис- 30 пользованием более подробной информации о значении возмущающего воздействи ,, Коррекци  осуществл етс  за счет добавлени  или вычитани  поправго воздействи , выдаваемому АЦП k, и полученному на первом этапе предварительному коду. Прибавки заранее , определ ютс  по двумерным градуировоч ным характеристикам частотного датчика и занос тс  в ПЗУ в виде таблицы.

Процесс температурной коррекции происходит следующим образом. Нулевым сигналом с ФИИ регистр 7 переводитс  в третье состо ние, а регистр 8 и резации вес импульса посто нен. Переход 45 гистр 3-е активное состо ние. Однос одного интервала линеаризации на другой происходит при изменении адресуемой  чейки. Следует отметить, что интервалы линеаризации в данном случае имеют одинаковые проекции на ось Р.

Таким образом, при изменении числа импульсов опорной частоты N от ММин до Мд, код измер емой величины,

временно, по заднему фронту сигнала с ФИИ, в регистр 8 занос тс  старшие разр ды предварительного кода измер емой величины с выходов реверсивного 50 счетчика 6. В результате на старшем адресном входе ПЗУ устанавливаетс  О с выхода ФИИ 21, на последующие разр ды входа поступает код АЦП с выходов регистров 10 и 9, а на оставшихобразующейс  в реверсивном счетчике 6 55 с  младших адресных входах устанавли- и делител  5 измен етс  (фиг. 2д) ваютс  старшие разр ды предварительного кода измер емой величины, поступающие с регистра 8. Адресованной

в соответствии с одной из зависимостей , представленных на фиг. 36. По

заданному фронту сигнала с ФИИ 21 суммирование прекращаетс  (фиг. 2д) и в реверсивном счетчике 6 остаетс  предварительный код измер емой величины .

Как следует из зависимостей, представленных на фиг. 3, диапазон, в котором может лежать количество N опорных импульсов, пришедших за измер емый интервал времени при измене5

нии

N

Р от

-N,

до Р

лли и

0

составл ет

мн макс, причем NMMH 0. Поэтому содержимое реверсивного счетчика 6 и делител  5 при изменении N от 0 до не имеет принципиального значени . В устройстве код измер емой величины на данном интервале может несколько раз пробежать весь диапазон от до Рмин , как показано пунктирной линией на фиг. 2д. Число предварительной установки реверсивного счетчика 6 (Рпр) выбираетс  из услови , что код измер емой величины

25 должен иметь значение Р„

пои N

N

мин

После окончани  измер емого интервала производитс  коррекци  полученного кода измер емой величины с ис- пользованием более подробной информации о значении возмущающего воздействи ,, Коррекци  осуществл етс  за счет добавлени  или вычитани  поправ

го воздействи , выдаваемому АЦП k, и полученному на первом этапе предварительному коду. Прибавки заранее , определ ютс  по двумерным градуировоч- ным характеристикам частотного датчика и занос тс  в ПЗУ в виде таблицы.

Процесс температурной коррекции происходит следующим образом. Нулевым сигналом с ФИИ регистр 7 переводитс  в третье состо ние, а регистр 8 и ревременно , по заднему фронту сигнала с ФИИ, в регистр 8 занос тс  старшие разр ды предварительного кода измер емой величины с выходов реверсивного счетчика 6. В результате на старшем адресном входе ПЗУ устанавливаетс  О с выхода ФИИ 21, на последующие разр ды входа поступает код АЦП с выоказываетс  та  чейка ПЗУ, из половины ПЗУ отведенной пол таблицу поправок , котора  соответствует вычисленному на первом этапе (нескорректированному ) коду измер емой величины и всем разр дам кода возмущающего воздействи , Таким образом, на выходе ПЗУ выставл етс  код температурной поправки. Старший разр д кода поправки  вл етс  знаковым.

Код температурной поправки (без знакового разр да) записываетс  в счетчик k под действием заднего фронта сигнала ФИИ, проход щего через элемент 12 задержки (фиг. 2е). По окончании записи на выходе счетчика по вл етс  единичный потенциал, под действием которого импульсы опорной частоты проход т через элемент И 18 на вычитающий тактовый вход счетчика ч и на один из тактовых ВХОДОЕ (вычитающий или суммирующий) реверсивного счетчика 6, в зависимости or того, какой из элементов 15 или 16 открыт под действием старшего разр да ПЗУ. Импульсы будут идти через элемент И 18 до тех пор, пока не об- нулитс  счетчик k и не исчезнет единичный сигнал на его выходе. На этом этап температурной коррекции заканчиваетс . По заданному Фронту сигнала с счетчика kскорректированное значение кода измер емой величины запишетс  в выходной регистр 11, а код АЦП 14 в регистры 9 и 10. Затем начинаетс  следующий цикл измерени . Диаграмма работы АЦП 14 показана на фиг. 2и, Он начинает преобразование по переднему фронту измер емого интервала и должен закончить преобразование к моменту прихода заднего фронта сигнала с выхода счетчика 4 (фиг. 2и).

При подготовке устройства к работе 45 держки, счетчик и первый, второй,

с конкретным частотным датчиком выполн ютс  следующие операции.

По специальной программе, исходными данными дл  которой  вл ютс  двумерна  градуировочна  характеристика частотного датчика и требуема  точ- ность на ЭВМ вычисп етс : число предварительной установкиj веса импульсов опорной частоты дл  нескольких градуировочных характеристик, сн тых при разных температурах; таблица температурных поправок. Составл етс  карта ирошивок ПЗУ, одну половину которого занимает таблица температурных поправок а другую - веса импульсов опорной частоты. Программируетс  и вставл етс  в устройство ПЗУ, а также коммутацией входов реверсивного счетчика 6 устанавливаетс  число предварительной установки.

Следует отметить, что число оредварительной установки в данном устройстве одно дл  всех разнотемпера- турных градуировочных характеристик. Это свойство обеспечиваетс  тем, что диапазон изменени  кода счетчика 6

выбираетс  несколько большим, чем диапазон изменени  кода измер емой величины и на по вл ющихс  за счет этого лишних интервалах линеаризации веса импульсов выбираютс  таким об0 разом, чтобы обеспечивалось равенство чисел предварительной установки всех разнотемпературных градуировочных характеристик (фиг. 36).

Claims (2)

1. Устройство дл  кодировани  сигналов частотных датчиков, содержащее блок пам ти, выходной регистр, выходы которого  вл ютс  выходной шиной устройства , частотный датчик, вход которого  вл етс  входной шиной устройства , а выход подключен к первому входу формировател  интервала измерени , первый и второй выходы которого подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика соответственно, датчик возмущающего воздействи , вход которого  вл етс  дополнительной входной шиной, а выход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразовател , отличающеес  тЈм, что, с целью повышени  точности, введены делитель частоты, элемент за0

5

0

0

5

третий и четвертый регистры, выходы которых подключены к соответствующим входам, кроме старшего, блока пам ти, старший вход которого объединен с входом элемента задержки, входами разрешени  первого и второго регистров , вхэдами занесени  второго и третьего регистров, тактовым входом аналого-цифрового преобразовател , входом занесени  реверсивного счетчика, входом установки в С делител  частоты и подключен к третьему выходу формировател  интервала измерени ,

четвертый и п тый выходы которого подключены к тактовым входам делител частоты и счетчика соответственно, второй и третий входы подключены к выходу делител  частоты и старшему выходу блока пам ти, соответстенно, а четвертый вход объединен с входами занесени  третьего, четвёртого и выходного регистров и подключен к выходу заема счетчика, вход занесени  которого подключен к выходу элемента задержки, информационные входы объединены с соответствующими информационными входами делител  частоты и подключены к соответствующим вы- ходам блока пам ти, информационные входы второго регистра объединены с соответствующими старшими информациоными входами первого регистра, ин- формационные входы которого объединены с соответствующими старшими информационными входами выходного регистра , информационные входы которог объединены с соответствующими информационными входами первого регистра и подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, информационные входы которого  вл ютс  шино

дом блока, а второй вход подключен к выходу первого элемента И, перЁый и второй входы которого объединены с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого  вл етс  первым выходом блока, а первый вход  вл етс  третьим входом блока, выход третьего элемента И подключен к второму входу второго элемента И и  вл етс  п тым выходом блока, первый вход третьего элемента И  вл етс  четвертым входом блока, а второй вход объединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к выходу генератора опорной частоты, вход формировател  измер емого интервала  вл етс  первым входом блока, а выход подключен к второму входу

задани  начального кода, информацион- 30 четвертого элемента И и  вл етс  треные входы третьего и четвертого регистров подключены к соответствующим старшим и младшим выходам аналоготьим выходом блока, выход четвертого элемента И  вл етс  четвертым вь-хо- дом блока.

10

20

728Ю

цифрового преобразовател  соответственно .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что формирователь интервала измерени  выполнен на формирователе измер емого интервала, генераторе опорной частоты, четырех элементах И и элементе ИЛИ, выход которого  вл етс  вторым выходом бло

дом блока, а второй вход подключен к выходу первого элемента И, перЁый и второй входы которого объединены с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого  вл етс  первым выходом блока, а первый вход  вл етс  третьим входом блока, выход третьего элемента И подключен к второму входу второго элемента И и  вл етс  п тым выходом блока, первый вход третьего элемента И  вл етс  четвертым входом блока, а второй вход объединен с первым входом четвертого элемента И и подключен к выходу генератора опорной частоты, вход формировател  измер емого интервала  вл етс  первым входом блока, а выход подключен к второму входу

четвертого элемента И и  вл етс  тречетвертого элемента И и  вл етс  третьим выходом блока, выход четвертого элемента И  вл етс  четвертым вь-хо- дом блока.

пппппппппппппп

AMI

и

)С1Г.. Аи ip °fy03fffa#Je

фие. 2

a

Pmin

/W/7

N

Фие.Э