SU1746525A1 - Преобразователь частоты в напр жение - Google Patents

Abstract

Преобразователь частоты в напр жение может быть использован в устройствах обработки информации, в системах автоматического контрол  и регулировани  с частотными датчиками физических величин. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведени  нелинейных (стеленных и полиноминальных) функций преобразовани . Преобразователь содержит входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор 2, амплитудный ограничитель 3, фильтры 4, 6 нижних частот, аналоговый ключ 5, сумматор 7 с соответствующими св з ми. 1 ил.

Description

(/)

С

2

ON СЛ

Ю

с 

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах обработки информации , в системах автоматического контрол  и регулировани  с частотными датчиками физических величин.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей преобразовател  частоты в напр жение за счет дополнительного воспроизведени  нелинейных (степенных и полиномиальных) функций преобразовани .

На чертеже представлена функциональна  схема устройства.

Преобразователь содержит последовательно соединенные входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор 2, амплитудный ограничитель 3, первый фильтр 4 нижних частот, аналоговый ключ 5, второй фильтр 6 нижних частот и сумматор 7, К первому входу сумматора 7 присоединена шина 8 опорного напр жени . Второй вход сумматора 7 соединен с выходом первого фильтра 4 нижних частот, а управл ющий вход аналогового ключа 5 соединен с выходом ждущего мультивибратора 2.

Преобразователь служит дл  воспроизведени  функциональной зависимости выходного напр жени  Квых от частоты f вида

ивых anfn + an-ifn + ... + aif + а0.

Рассмотрим работу устройства при воспроизведении квадратичной функции преобразовани  частоты в напр жение (полинома второй степени).

Входной сигнал частоты f, преобразованный формирователем 1 в пр моугольные импульсы, запускает ждущий мультивибратор 2, длительность импульсов которого г стабильна и не превышает минимального периода входного сигнала Tmin 1/fmax. На выходе первого фильтра 4 нижних частот, имеющего коэффициент усилени  KL из сформированных импульсов стабильной амплитуды и длительности выдел етс  посто-  нна  составл юща  Ui, линейно завис ща  от частоты входного сигнала:

Ui-KiU rf.

Напр жение Ui поступает на потенциальный вход аналогового ключа 5, который находитс  в замкнутом состо нии в течение интервала времени т, равного длительности импульса управлени  ключом, поступающего с выхода ждущего мультивибратора 2.

При помощи второго фильтра 6 нижних частот, имеющего коэффициент усилени  К2, из импульсов напр жени  на выходе

ключа 5 выдел етс  посто нна  составл юща  U2. имеюща  квадратичную зависимость от частоты входного сигнала: U2 KiK2U т2 f

Сигналы Ui и IJ2. поступающие с выходов фильтров 4 и 6 нижних частот; алгебраически складываютс  в сумматоре 7 вместе с сигналом Ко, поступающим с шины 8 опорного напр жени . Причем указанные сигналы могут поступать как на суммирующие, так и на вычитающие входы сумматора 7, в зависимости от требуемого знака коэффициента при соответствующей степени. Таким образом на выходе сумматора 7

формируетс  напр жение ивых, имеющее функциональную зависимость от входной частоты в виде полинома второй степени:

Увых Э2Т2 + aif + а0, где

32 KiK2U т2, ai KiU т, а0 Uo.

При необходимости воспроизведени  полинома более высокой степени в преобразователь достаточно ввести несколько  чеек из последовательно соединенных аналоговых ключей и фильтров нижних частот , число которых на единицу меньше старшего показател  степени воспроизводимого полинома, а также увеличить число входов сумматора.

В качестве аналогового ключа можно использовать микросхему К590КН2, а сумматор и фильтры нижних частот можно выполнить на микросхемах операционных усилителей.

Предлагаемое техническое решение позвол ет значительно расширить область применени  и функциональные возможности преобразователей частоты в напр жение . Это св зано с возможностью линеаризации характеристики широкого класса первичных измерительных преобразователей с частотным выходом (например,

датчиков расхода, давлени , температуры и т.д.). А как известно из теории приближени  функций, люба  непрерывна  функциональна  зависимость (в том числе нелинейна ) может быть воспроизведена многочленом

n-й степени как угодно точно.

Предлагаемый преобразователь также может быть использован в качестве устройства дл  воспроизведени  многочленов и степенных функций различных физических

величин (электричес ких и неэлектрических) с частотной формой представлени  информации . Например, на базе данного преобразовател  с квадратичным законом преобразовани  несложно выполнить устройства дл  измерени  действующего значени  переменного тока или мощности по- сто нного тока, предварительно преобразованного в частоту импульсов, а также осуществить измерение кинетической энергии движени  объекта, снабженного частотным датчиком скорости.

Указанные преимущества делают предлагаемое устройство более универсальным и эффективным в применении по сравнению с известными решени ми за счет совмещенной во времени процесса преобразовани  частоты в напр жение с математическими вычислительными операци ми .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Преобразователь частоты в напр жение , содержащий последовательно соединенные входной формирователь импульсов, ждущий мультивибратор, амплитудный ограничитель и первый фильтр нижних частот, отличающийс  тем, что, с целью

   расширени  функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведени нелинейныхфункций преобразовани , в него введены последовательно соединенные аналоговый ключ, второй фильтр нижних частот и сумматор, к первому входу которого присоединена шина опорного напр жени , причем выход ждущего мультивибратора соединен с управл ющим входом аналогового ключа, а

   выход первого фильтра нижних частот соединен с потенциальным входом аналогового ключа и вторым входом сумматора, выход которого  вл етс  выходом устройства.