SU1580290A1

SU1580290A1 - Measuring instrument for primary conversion

Info

Publication number: SU1580290A1
Application number: SU884432559A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Лапшин; Галина Павловна Дунаева
Original assignee: Минский радиотехнический институт
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1990-07-23

Abstract

Изобретение относитс к области средств измерени , контрол и управлени и может быть использовано в качестве измерительного устройства при работе с емкостными, резистивными или индуктивными датчиками. Цель изобретени вл етс повышение точности измерени неэлектрических величин путем поочередного подключени к врем задающей цепи генератора 1, преобразуемого элемента 2 и эталонного элемента 3. При этом формируютс измерительные интервалы времени с длительност ми, равными целому числу периодов колебаний генератора 1. Пакет тактовых импульсов длительностью, равной сумме длительностей двух измерительных интервалов, сформированных при работе генератора 1 с преобразуемым элементом 2 и эталонным элементом 3, подаетс на счетный вход реверсивного счетчика 10, осуществл ющего в течении соответствующих измерительных интервалов суммирование и вычитание. Устройство содержит также коммутатор 4, делитель частоты 5, триггеры 6, 7, генератор 8, блок управлени 9, регистр 11, блок 12 обработки. 2 ил.The invention relates to the field of measuring, monitoring and control and can be used as a measuring device when working with capacitive, resistive or inductive sensors. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring non-electric values by alternately connecting to the time the driving circuit of the generator 1, the converted element 2 and the reference element 3. In this case, measuring time intervals are formed with durations equal to an integer number of oscillation periods of the generator 1. A packet of clock pulses of duration equal to the sum of the durations of the two measurement intervals formed during the operation of the generator 1 with the convertible element 2 and the reference element 3, is fed to the counting input roar rsivnogo counter 10, guide carried within the respective measurement interval and the summation is subtraction. The device also contains a switch 4, a frequency divider 5, triggers 6, 7, a generator 8, a control unit 9, a register 11, a processing unit 12. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к области средств измерени неэлектрических величин и может быть использовано дл преобразовани емкости, сопротивлени , индуктивности измер емых элементов в цифровой код.The invention relates to the field of measuring non-electric quantities and can be used to convert capacitance, resistance, inductance of measured elements into a digital code.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

На фиг.1 приведена структурна схема измерительного устройства дл первичного преобразовател ; на фиг.2 временные диаграммы, по сн ющие его работу.Figure 1 shows the block diagram of the measuring device for the primary converter; 2, timing diagrams for his work.

Измерительное устройство дл пер- вичного преобразовани содержит первый генератор 1, преобразуемый элемент 2, эталонный элемент 3, коммутатор 4, делитель 5 частоты, первый 6 и второй 7 триггеры, второй генератор 8, блок 9 управлени , реверсивный счетчик 10, регистр 11 и блок 12 обработки .The measuring device for the primary conversion contains the first generator 1, the convertible element 2, the reference element 3, the switch 4, the frequency divider 5, the first 6 and second 7 triggers, the second generator 8, the control block 9, the reversible counter 10, the register 11 and the block 12 treatments.

Преобразуемый элемент 2 и эталонный элемент 3 одними выводами под- кпючены к одной точке врем задающей цепи первого генератора 1, а другими выводами - к входам коммутатора 4, выход которого подсоединен к второй точке врем задающей цепи первого генератора 1. Выход первого генератора 1 соединен с входами делител 5 частоты, выход которого подключен к входу первого триггера 6. Пр мой и инверсный выходы первого триггера 6 соединены с входами управлени коммутатора 4 и реверсивного счетчика 10. Вход второго триггера 7 соединен с пр мым выходом первого триггера 6, а выход - с входом управлени второго генератора 8 и входом блока 9 управлени . Выходы разр дов реверсивного счетчика через регистр 11 подключены к входам разр дов блока 12 обработки, выходы блока 9 управлени соединены с входом записи регистра 11 и установочным входом реверсивного счетчика 10.The transformable element 2 and the reference element 3 are connected by one pins to the same point as the master circuit of the first generator 1, and with other leads to the inputs of the switch 4, the output of which is connected to the second point, the master circuit of the first generator 1. The output of the first generator 1 is connected to The inputs of the frequency divider 5, the output of which is connected to the input of the first trigger 6. The direct and inverse outputs of the first trigger 6 are connected to the control inputs of the switch 4 and the reversing counter 10. The input of the second trigger 7 is connected to the direct output of the first th flip-flop 6, and an output - to an input of the second generator 8 and the control input of the control unit 9. The outputs of the bits of the reversible counter are connected via a register 11 to the inputs of the bits of the processing unit 12, the outputs of the control unit 9 are connected to the input of the register record 11 and the installation input of the reversible counter 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Пусть в первый момент времени первый триггер 6 находитс в первом устойчивом состо нии. При этом к врем задающей цепи первого генератора 1 подключен преобразуемый элемент 2 и генератор вырабатывает колебани с периодом, которые поступают на вход делител 5 частоты с коэффициентом делени N. После того, как на вход делител частоты поступит N колебаний , перепад напр жени на выходе делител частоты переключит триггер 6 во второе устойчивое состо ние и коммутатоп 4 подключит к врем задающей цепи генератора 1 эталонный элемент 3. Генератор 1 начнет вырабатывать колебани с периодом Т 2, определенным параметрами эталонного элемента, через N периодов переключитс триггер 6 и к врем задающей цепи генератора 1 снова подключитс преобразуемый элемент 2.Let at the first time instant the first trigger 6 be in the first steady state. At the same time, the convertible element 2 is connected to the time of the master circuit of the first generator 1 and the generator produces oscillations with a period that arrive at the input of frequency divider 5 with division factor N. After the input of the frequency divider receives N oscillations, the voltage drop at the output of the divider the frequency will switch trigger 6 to the second steady state and switch 4 will connect the reference element 3 to the generator master circuit time. Generator 1 will begin to generate oscillations with a period T 2 determined by the parameters of the reference element On the N, the trigger 6 will switch over N periods and the transformable element 2 will be connected again to the timing circuit of the generator 1.

Таким образом, на выходе генератора 1 формируютс последовательности из N колебаний, периоды которых Т и Т2 определ ютс соответственно параметрами преобразуемого (Т)и эталонного (Т2) элементов (фиг.2а). При этом длительность первой последовательности составит N Т, а второй - N Т2. Соответственно длительности сигналов на пр мом и инверсном выходах первого триггера 6 будут также равны N Т и N Т 2 (фиг.2б и в). Передний фронт импульса с пр мого выхода первого триггера 6 переключит второй триггер 7, который вырабатывает импульс (фиг.2г) длительностью N (Т , + Т2), поступающий на вход управлени второго генератора 8, который в течение этого времени вырабатывает тактовые импульсы с периодом Т,, поступающие на счетный вход реверсивного счетчика 10 (фиг.2д). Благодар такому способу запуска второго генератора обеспечиваетс синхронизаци тактовых импульсов и сигналов управлени , что снижает погрешность измерени . Одновременно на входы управлени реверсивного счетчика поступают импульсы с пр мого и инверсного выходов триггера 6 таким образом, что в течение времени, когда к первому генератору подключен преобразуемый элемент, реверсивный счетчик осуществл ет суммирование тактовых импульсов, а во врем подключени эталонного элемента - вычитание.Thus, at the output of generator 1, sequences of N oscillations are formed, the periods of which T and T2 are determined by the parameters of the transformed (T) and reference (T2) elements, respectively (Fig. 2a). The duration of the first sequence will be N T, and the second - N T2. Accordingly, the durations of the signals on the forward and inverse outputs of the first trigger 6 will also be equal to N T and N T 2 (FIG. 2B and B). The leading edge of the pulse from the direct output of the first trigger 6 switches the second trigger 7, which produces a pulse (fig.2g) of duration N (T, + T2), which enters the control input of the second generator 8, which during this time produces clock pulses with a period T ,, incoming to the counting input of the reversible counter 10 (figd). Thanks to this method of starting the second generator, clock pulses and control signals are synchronized, which reduces the measurement error. At the same time, the control inputs of the reversible counter receive pulses from the direct and inverse outputs of trigger 6 in such a way that during the time when the convertible element is connected to the first generator, the reversible counter performs the summing of clock pulses and subtracting during the connection of the reference element.

По окончании первого цикла работы устройства на выходе разр дов реверсивного счетчика 10 будет присутствовать двоичный код М, соответствующий разности числа тактовых импульсов, поступивших во врем работы преобразумого и эталонного элементовAt the end of the first cycle of operation of the device, at the output of the bits of the reversible counter 10 there will be a binary code M corresponding to the difference in the number of clock pulses received during the operation of the convertible and reference elements

M-N/b-I-Il/M-N / b-i-il /

Таким образом, если параметры преобразуемого и эталонного элементов отличаютс так, что разность между периодами Т и Т составл ет ut Т - Т2, разность длительностей импульсов на приемном и инверсном выходах первого триггера 6 будет в N раз большеThus, if the parameters of the transformed and reference elements differ so that the difference between the periods T and T is ut T - T2, the difference of the pulse durations at the receiving and inverse outputs of the first trigger 6 will be N times greater

AtAt

NutNut

что эквивалентно увеличению чувстви580290 equivalent to an increase in senses580290

вичного преобразовани , содержащее преобразуемый элемент, эталонный элемент , первый и второй генераторы, реверсивный счетчик и блок обработки , причем первый вывод преобразуемого элемента соединен с первым врем задающим входом первого генератора , отличающеес тем, 10 что, с целью повышени точности, в него введены коммутатор, делитель частоты, первый и второй триггеры, блок управлени и регистр, при этом первый вывод эталонного элемента соеThe primary conversion contains a convertible element, a reference element, the first and second generators, a reversible counter and a processing unit, the first output of the convertible element being connected to the first time by the driver input of the first generator, characterized in that 10, in order to improve the accuracy, a switch is inserted into it , the frequency divider, the first and second triggers, the control unit and the register, with the first output of the reference element

тельности к изменени м параметров пре- ,$ динен с первым врем задающим входом образовател в N раз.to change the parameters of pre-, $ dinene with the first time specifying the input of the generator N times.

Вли ние нестабильности частоты первого генератора на точность измерени при этом исключаетс , так как периоды колебаний Т и Tg за счет ухода частоты генератора получают одинаковые приращени , которые компенсируютс при осуществлении операции вычитани в реверсивном счетчике .The effect of the instability of the frequency of the first oscillator on the measurement accuracy is eliminated, since the periods of oscillations T and Tg due to the oscillator frequency drift get the same increments, which are compensated for when performing the subtraction operation in a reversible counter.

Claims

At the end of the first measurement cycle, control unit 9 generates the first control signal (Fig. 2e), according to which information from the output of the bits of the reversible counter is registered by register 11. Under the action of the second control pulse (Fig. 2g), the reversible counter is reset, and the device ready for the next measurement cycle. Invention Formula

The measuring device for the first generator, and the second terminals of the reference and convertible elements are connected to the corresponding inputs of the switch, the output of which

20 is connected to the second time by the driver input of the first generator, the output of which is connected via a serially connected frequency divider, the first and second triggers are connected to the control input of the second generator and the input of the control unit;

30 counter, the counting input of which is connected to the output of the second generator, and the output of the bits through the register is connected to the inputs of the bits of the processing unit, the output of the control unit is connected to the installation input of the reversible counter and the input of the register record.

dinen with first time input

the first generator, and the second outputs of the reference and convertible elements are connected to the corresponding inputs of the switch, the output of which

connected to the second time by the master input of the first generator, the output of which is connected through a serially connected frequency divider, the first and second triggers are connected to the control input of the second generator and the input of the control unit, the forward and inverse outputs of the first trigger are connected to the corresponding control inputs of the switch and reversing

the counter, the counting input of which is connected to the output of the second generator, and the output of the bits through the register is connected to the inputs of the bits of the processing unit, the output of the control unit is connected to the installation input of the reversible counter and the input of the register entry.

FIG. 2