SU766008A1

SU766008A1 - Analogue-frequency converter

Info

Publication number: SU766008A1
Application number: SU792733319A
Authority: SU
Inventors: Михаил Израилович Шнейдер; Лазарь Хилович Шидлович; Лидия Кузьминична Крючкова; Владимир Ильич Ковтуновский
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-09-23

Description

1one

Изобретение относитс к области приборостроени , а именно к аналогочастотным преобразовател м, реализук цим операцию извлечени квадратного корн из функции аналоговых вход- 5 ных сигналов, и может быть использовано дл вычислени текущего значени и цифрового интегрировани массового расхода газа.The invention relates to the field of instrumentation, namely, analog-frequency converters, realizes the operation of extracting the square root of the function of analog input signals, and can be used to calculate the current value and digitally integrate the mass flow rate of gas.

Известен преобразователь, реали- Ю зующий операцию извлечени квадратного корн из функции двух аналоговых входных сигналов, содержащий интегратор первого входного сигнала (интегрирующий конденсатор), порого- 15 вое устройство, вход которого соединен с выходом интегратора, амплитудный компаратор, два эталонных конденсатора , первые соединенные выводы которых через резистор подключены к 20 источнику питани и к первому входу компаратора, а вторые выводы через разделительные диоды подключены к интегрирующему конденсатору,фильтр, вход которого через разделительный 25 диод подключен к второму выводу второго эталонного конденсатора, а выход последовательно с источником второго сигнала подключен к второму входу компаратора, триггер, первый вход 30A converter is known that realizes the operation of extracting the square root of a function of two analog input signals, comprising an integrator of the first input signal (integrating capacitor), a threshold device whose input is connected to the output of the integrator, an amplitude comparator, two reference capacitors, first connected the terminals of which are connected through a resistor to the power supply source 20 and to the first input of the comparator, and the second terminals are connected to the integrating capacitor through the isolation diodes, the filter, the input through which 25 diode is connected to the second output of the second reference capacitor, and the output in series with the source of the second signal is connected to the second input of the comparator, a trigger, the first input 30

которого подключен к выходу порогового устройства, а второй вход - к выходу компаратора, ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом триггера, а выходные контакты включены между соединенными выводами эталонных конденсаторов и общей шиной 1 .which is connected to the output of the threshold device, and the second input - to the output of the comparator, the key, the control input of which is connected to the trigger output, and the output contacts are connected between the connected terminals of the reference capacitors and the common bus 1.

Этот преобразователь работает по принципу периодического зар да интегрирующего конденсатора входным сигналом и дополнительным количеством электричества, формируемым как произведение емкости первого эталонного конденсатора на напр жение второго входного сигнала, и периодической компенсацией этого зар да количеством электричества, формируемым как произведение емкости второго эталонного конденсатора на сумму напр жений второго входного сигнала и выходного аналогового сигнала, пропорционального выходной частоте преобразовател и напр жению второго входного сигнала.This converter operates according to the principle of periodically charging the integrating capacitor with an input signal and an additional amount of electricity, formed as a product of the capacity of the first reference capacitor by a voltage of the second input signal, and periodic compensation of this charge with the amount of electricity, formed as a product of the capacitance second input signal and an analog output signal proportional to the output frequency will convert ate to the voltage of the second input signal.

Преобразователь формирует два выходных сигнала: частотно-импульсный пропорциональный квадратному корню из отношени входных сигналов, и аналоговый , пропорциональный квадратному кй)М(о из произведени входных сигналов.The converter generates two output signals: a frequency-pulse proportional to the square root of the ratio of the input signals, and an analogue, proportional to the square ky) M (o from the product of the input signals.

Раа;1ичный характер функциональной зависимости выходных сигналов от входных ограничивает функциональные возможности преобразовател , так как эти сигналы нельз одновременно использовать дл вычислени текущего значени функции входных сигналов и дл цифрового интегрировани этой функции путем пр мого подсчета количества выходных импульсов. Поэтому указанный преобразователь не может, в частности, использоватьс дл одновременного вычислени текущего значени массового расхода газа и дл цифрового интегрировани расхода - определени количества газа.The primary character of the functional dependence of the output signals on the input limits the functionality of the converter, since these signals cannot be simultaneously used to calculate the current value of the function of the input signals and to digitally integrate this function by directly counting the number of output pulses. Therefore, this converter cannot, in particular, be used for simultaneously calculating the current value of the mass flow rate of gas and for digitally integrating the flow rate - determining the amount of gas.

Цель изобретени - расширение функционгшьных возможностей аналогочастотного преобразовател .The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the analog frequency converter.

Это достигаетс тем, что в аналого-частотный преобразователь, содержащий интегратор первого входного сигнёша, первый вход которого соединен с первой входной шиной, а выход с входом порогового устройства, вход которого соединен с выходом этого интегра,тора, амплитудный компаратор , триггер, первый вход которого соединен с выходом порогового устройства, а второй вход - с выходом амплитудного компаратора, первый ключ, первый вход которого соединен с первым выходом триггера, и фильтр, введены генератор этгшонного тока, формирователь импульсов посто нной длительности, интегратор второго входного сигнала и второй ключ, причем второй вход первого ключа соединен с выходом генератора эталонного тока, а выход - со вторым входом интегратора первого входного сигнала, второй выход триггера подключен к входу второго ключа, выход формировател импульсов посто нной длительности соединен со входом 4 ильтра и с первой выходной шиной, выход фильтра подключен к первому входу амплитудного компаратора и ко второй выходной шине, выход интегратора второго входного сигнала соединен с вторым входом амплитудного компаратора, а первый и второй входы - соответственно с второй входной ишной непосредственно и через второй ключ с общей шиной.This is achieved by the fact that the analog-frequency converter contains the integrator of the first input signal, the first input of which is connected to the first input bus, and the output to the input of the threshold device, the input of which is connected to the output of this integrator, torus, amplitude comparator, trigger, first input which is connected to the output of the threshold device, and the second input is connected to the output of the amplitude comparator, the first key, the first input of which is connected to the first output of the trigger, and the filter, is entered the generator of the current circuit, impuser There is a constant duration, the integrator of the second input signal and the second key, the second input of the first switch is connected to the output of the reference current generator, and the output is connected to the second input of the integrator of the first input signal, the second output of the trigger is connected to the input of the second switch, the output of the pulse shaper is constant duration is connected to input 4 of iltra and to the first output bus, the output of the filter is connected to the first input of the amplitude comparator and to the second output bus, the output of the integrator of the second input signal is connected to orym amplitude comparator input, and first and second inputs - respectively to the second input ishnoy directly and through the second switch to the common bus.

В предлагаемом преобразователе компенсаци зар да конденсатора интегратора первого входного сигнала производитс импульсом тока посто н ной амплитуды и переменной управл емой длительности,пр мо пропорциональ ной выходной частоте преобразовател и обратно пропорциональной второму входному сигналу. При этом выходна частота преобразовател и напр жение аналогового выходного сигнала будутIn the proposed converter, the compensation of the capacitor of the integrator of the first input signal is produced by a current pulse of constant amplitude and a variable controllable duration, directly proportional to the output frequency of the converter and inversely proportional to the second input signal. In this case, the output frequency of the converter and the voltage of the analog output signal will be

иметь одинаковые функциональные зависикюсти от входных сигналов.have the same functional dependencies on the input signals.

На чертеже представлена функциональна схема аналого-частотного преобразовател .The drawing shows the functional diagram of the analog-frequency converter.

Преобразователь содержит интегратор 1 nepBOt o входного сигнала, пороговое устройство 2/ вход которого соединен с выходом интегратора 1,амплитудный компаратор 3, триггер 4, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам порогового устройства 2 и амплитудного компаратора 3, первый ключ 5, управл киций вход которого соединен с первым выходом триггера 4, генератор 6 эталонного тока, формирователь 7 импульсов посто нной длительности, интегратор 8 второго входного сигнала, второй ключ 9 и фильтр 10.The converter contains an integrator 1 nepBOt o input signal, threshold device 2 / whose input is connected to the output of integrator 1, amplitude comparator 3, trigger 4, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of threshold device 2 and amplitude comparator 3, first key 5, control The inputs of which are connected to the first output of the trigger 4, the generator 6 of the reference current, the driver 7 pulses of constant duration, the integrator 8 of the second input signal, the second key 9 and the filter 10.

Вход формировател 7 и управл ющий вход ключа 9 соединены с вторым выходом триггера 4, выход формировател - с входом фильтра 10 и с часTpTHbiM выходом преобразовател , а вь1ход фильтра - с аналоговым выходом преобразовател .The input of the driver 7 and the control input of the switch 9 are connected to the second output of the trigger 4, the output of the driver to the input of the filter 10 and the converter's output TTPHbiM, and the filter inlet to the analog output of the converter.

Выходные контакты ключа 5 включены между выходом генератора 6 тока и общей точкой КС-цепи интегратора 1, а выходные контакты ключа 9 между общей точкой RC-цепи интегратора 3 и общей шиной. Первый вход компаратора 3 подключен к выходу фильтра 10, а второй вход - к выходу интегратора 8.The output contacts of the key 5 are connected between the output of the current generator 6 and the common point of the KS circuit of the integrator 1, and the output contacts of the key 9 between the common point of the RC circuit of the integrator 3 and the common bus. The first input of the comparator 3 is connected to the output of the filter 10, and the second input is connected to the output of the integrator 8.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Б исходном состо нии триггер 4 находитс в положении, при котором ключ 5 разомкнут, а ключ 9 замкнут. При замыкании ключа 9 устанавливаютс нулевые начальные услови в интеграторе 8.In the initial state, trigger 4 is in the position where key 5 is open and key 9 is closed. When the key 9 is closed, zero initial conditions are set in the integrator 8.

Первый входной сигнал интегрируетс интегратором 1. Когда выходной сигнал интегратора достигает напр жени , соответствующего порогу срабатывани устройства 1, последнее срабатывает , перевод триггер 4 в положение , при котором ключ 5 замыкаетс подключа генератор эталонного тока б к конденсатору интегратора 1, а ключ 9 размыкаетс , вызыва при наличии второго входного сигнала функционирование интегратора 8. Одновременн в момент переключени триггера срабатывает формирователь 7, в результате чего на вход фильтра 10 и на частотный выход преобразовател поступает нормированный по амплитуде и длительности импульс, а на выходе фильтра по вл етс напр жение, подаваемое на первый вход компаратора 3 и на ангшоговый выход преобразовател .The first input signal is integrated by integrator 1. When the integrator output signal reaches a voltage corresponding to the device 1 response threshold, the latter is triggered, switching trigger 4 to the position at which switch 5 closes connecting the reference current generator to capacitor 1 of the integrator 1, and switch 9 opens, in the presence of a second input signal, the integrator 8 functions. Simultaneously at the moment of trigger switching, the shaper 7 is activated, as a result of which the input of the filter 10 and the frequency output reobrazovatel enters normalized amplitude and duration of the pulse, and the output of the filter is a voltage applied to a first input of the comparator 3 and angshogovy output transducer.

Claims

The process of forming a discharge pulse, which causes a change in the direction of integration, begins; integrator 1. The amplitude of the discharge pulse current is determined by the reference current of the generator b and the higher maximum charge current value of the capacitor of the integrator 1 is selected. The duration of the discharge pulse after the end of the transient process in the converter is determined by the rise time of the output signal of the integrator 8 to the trigger voltage comparator 3, corresponding to its voltage at the output of the filter, according to the expression o-oh ikbi Pi / TgUa.- and BX7 where Ud, IQ are respectively the amplitude and duration of the normalized imp lsa shaper; c converter output frequency; T2 is the integration integration time of the integrator 8 and the output signal of the integrator 8. When the comparator 3 is triggered, the trigger 4 switches to the initial state, in which the key 5 opens, disconnecting the integrator 1 from the integrator 1, and the key 9 deactivates zero initial conditions in the integrator 8. In the presence of signals at the inputs of the integrators 1 and 8, the process is periodically repeated. The output frequency of the converter in the steady state is determined by the expression; t / "Jptp is the input signal of the integrator 1, R is the resistance of the integrator RC circuit; 1 r Other is the amplitude of the current and the duration of the discharge pulse, respectively. Taking into account the expression (D), the output frequency and voltage of the analog output signal of the converter correspond to the following functional dependences:. , “Therefore, the output frequency voltage of the analog output signal of the converter is directly proportional. An electric signal proportional to the gas pressure differential can be used as the first input signal of the converter, an electric signal proportional to the absolute pressure of the gas as the second signal, and the parametric resistance of the resistance thermometer and the normalizing resistance used as the resistance of the RC circuit of the second integrator proportional to the absolute temperature of the gas. Then the voltage of the inverted output signal of the converter will correspond to the current value of the gas mass flow, and after counting the number of output pulses of the frequency signal, the integral value of the flow is obtained - the amount of gas. Thus, with the help of a single converter, it is possible to calculate at once two parameters of the gas flow rate, which expands the functionality of the proposed converter in comparison with the known devices. Analog-frequency converter comprising an integrator of the first input signal, the first input of which is connected to the first input bus, and the output - to the input of the threshold device, amplitude comparator, trigger, the first input of which is connected to the output of the threshold device, and the second input - to the output an amplitude comparator, a first key, the first input of which is connected to the first trigger output, and a filter, characterized in that, in order to expand its functionality, a reference current generator is introduced into it, A pulse generator with a constant duration, an integrator of the second input signal and a second key, the second input of the first switch is connected to the output of the reference current generator, and the output is connected to the second input of the integrator of the first input signal, the second output of the trigger is connected to the input of the second switch, the output of the pulse shaper is constant This duration is connected to the input of the filter and the first output bus, the output of the filter is connected to the first input of the amplitude comparator and to the second output bus, the output of the integrator of the second input is The signal is connected to the second input of the amplitude comparator, and the first and second inputs, respectively, to the second input bus directly and via a second key with a common bus. Sources of information taken into account during the examination 1. Baranov L.А. and others. Condenser converters in automation and control systems. M., Energie, 1969, p. 44-45 (prototype).