Устройство для формирования напряжения пропорционального логарифму частоты импульсов

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЗШ С 01 К 23/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский институт автоматикиим. ХХЧ съезда КПСС(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ.НАПРЯЖЕНИЯ, пропорционального логарифму частоты импульсов, по авт.св.М 516967, о т л и ч а ю ц е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок формирования поправки, состоящий из управляемого резистивногоделителя, средняя точка которого сое;,ЯОЗ.ЫЯ 742 А динена через ключ с входом операци-онного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход интегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистивного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем входы управления ключей соединены соответственно с выхоцами блока управления а два плеча управляемого резистив" ного делителя образованы постоянно включенными резисторами и резисторами, подключеннььи параллельно им через ключи, входы которых подключены к выходам компаратора, дополнительными ЕР резисторами, первый вход компаратора соединен с выходом интегратора, а второй. вход является установочным.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для преобразования сигналов частотных датчиковПо основному авт. св. Р 516967 известно устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов, содержащее блок управления, выходы которого соединены через блоки характеристики и мантиссы с входами сумма. - 10 тора 13.Однако иэнестное устройство не может производить обработку частотных сигналов со смещенным нулем. 1 ак, если необходимо сформировать напряжение, пропорциональное логарифму физической величины Р, измеряемой при помощи датчика с частотным выходом и статической характеристикой преобразования 1= РЧ Тн(т-Хо) 20 где 1/1 - номинальный коэффициент праобразования, прямое использование устройстна невозможно,Цель изобретения, - расширение функциОнальных Возможностей и пОлу чение напряжения, пропорционального логарифму значения физической величины на основе информации, поступающей от датчика с частотным выходом и смещенным нулем.Поставленная цель достигается тем, что н устройство для Формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты импульсов, содержащее блок управления, выходы кото рого соединены через блоки Формиро- вания мантиссы и характеристики с входами сумматора, ннеден блок Формирования поправки, состоящий иэ управляемого реэистивного делителя, 40 средняяточка которого соединена через ключ с входом операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с входом интегратора с ключом сброса, выход ин 45 тегратора соединен с дополнительным входом сумматора и с первым входом управляемого резистинного делителя, второй вход которого соединен с входной шиной устройства, причем Входы управления чей соединены 50 соответственно с выходами блока управления, а дна плеча управляемого резистивного делителя образованы постоянно включенными резисторами и резисторами, подключенными параллель но им через ключи, входы которых подключены к выходам компаратора, дополиительными резисторами, первый , вход компаратора соединен с выходоминтегратора, а второй вход является 60 установочным. На чертеже изображена Функциональная схема устройства для Формирования напряжения, пропорцио нального логарифму частоты импульсов.Устройство содержит вход 1, блок2 управления, блок 3 Формированиямантиссы, сумматор 4,блок 5 Формирования характеристики, блок 6 Формиронания поправки, содержащий резистор 7 ключ 8, усилитель 9, резисторы 10 и 11, усилитель 12, ключ13, конденсатор 14, источник 15 стабильного напряжения, резистор 16,компаратор 17, ключи 18 и 19, резисторы 20 и 21, источник 22 стабильного напряжения. 1 езисторы 16,20 и 21 и ключи 18 и 19 образуютуправляемый резистивный делитель,ключ 13, конденсатор 14 и усилитель12 образуют интегратор.В основе действия устроиства лежатследующие математические соотношения.Статическая характеристика датчика описывается уравнениемРнР= - (Ь -),(1)Устроиство предназначено дляформирования напряжения, 0 , пропорционального логарифму физическойвеличины Р,О=АЕЬРУРо,В выражениях (1) и (3) принятыследующие обозначения:Р - измеряемая Физическая величина;Р - номинальное значение иэмеряеймой физической величины;- частота на выходе. датчикапри Физической величине Р наего входе,у - период следования импульсовна выходе датчика при Физи-.ческой величине Р на еговходе;- частота импульсов на выходедатчика при физической величине на входе, равной нулю,1 " период следования импульсовна выходе датчика, соответстнующий частоте топриращение частоты на выходедатчика при изменении Физической величины на его входеот нуля до РЬ - логарифмы Х при основании 2,А " постоянный коэФфициент;РО - значение Физической величины,принятое за единицу.Подставив н (2 ) значение Р из (1)получим- -ЕЬ - ЕЬ - + Га- -(з) О Рм %,( 7АРо Ен ( ТоlПервое и второе слагаемые вырабатывает устройство для формирования напряжения, пропорционального логарифму частоты, импульсов.Третье слагаемое вырабатывает блокформирования поправки.При изменении Т/Т в диапазоне от0 до 1/2 функция(4) 5 с высокой точностью аппроксимируется функцией Г 5)10 р С(1Т/ТОГ) когда С=1,013 736;С= Ое 728 492Значения С ивыбраны так, чтобы функциии 1 совпадали в точ- ках Т/То =0,25 и Т/То =0,50. Совпа дение функций в точке Т/Тр =0 выполняется при любых значейиях С и Г .При 1 у в " точность аппроксимации может быть повышена за счет уменьшения зоны путем соответствующего выбора С и ТБолее точная аппроксимация функции (4) достигается за счет использования на разных участках экспонент с разными параметрами. Параметры ап проксимирующей экспоненты изменяются при переключении ключей 18 и 19, которые управляются сигналами, поступающими с выходов компаратора 17, сравнивающего напряжение на выходе операционного усилителя 12 с напряжением источника 22 стабильного напряжения, Переключение экспонент позволяет уменьшить погрешность аппроксимации в 5-10 раз, доведя ее до 0,03. 35Работа устройства может быть разбита на три такта.Первый такт, такт Формирования поправки, начинается в момент начала измерительного интервала и закан чивается в момент окончания измерительного интервала. В течение перваго такта ключи 8 замыкаются по команде, поступающей от "блока 2. Ключ 13 в течение первого такта находится в отключенном состоянии. В течение первого такта осуществляется интегрирование сигнала, приходящего на вход операционного усилителя 12. Ток, поступающий на вход усилителя 12, определяется величиной резистора 11 и напряжением на выходе операционного усилителя 9. Напряжение на выходе усилителя 9 определяется током через резистор 7 от источника 15 стабильного напряжения и .током через резистор 16 с выхода интегрирующего операционного усилителя 12. Наличие связи с выхода усилителя 12 на вход усилителя 9 обеспечивает Формирование экспоненты с положительным показателем степени.Второй такт, такт перезаписи сиг нала поправки, начинается в момент окончания измерительного интервала и заканчивается через определенное постоянное время по команде, поступающей от блока 2. В течение этого такта ключ 8 разомкнут и интегратор на операционном усилителе 12 находится в режиме хранения информации. В течение второго такта напряжение с выхода усилителя 12 поступает на сумматор 4, где суммируется с напряжениями выработанными блоками 3 и 5 и запоминаются.Третий такт, такт подготовки к работе в следующем измерительном цикле, начинается после завершения перезаписи и заканчивается через определенное постоянное время по команде, поступающей из блока 2.В течение этого такта,замыкается ключ 13, через который разряжается конденсатор 14, В результате интегра тор на операционном усилителе 12 подготавливается к работе в новом измерительном цикле,Изобретение позволяет использовать для построения систем автоматического управления с широким диапазоном изменения регулируемых пара метров и динамических характеристик объекта управления быстродействующие и высокоточные датчики Физических величин с частотным, частотно-импульсным и время-импульсным выхода-. ми и смещенным нулем.Составитель В.НовоселовРедактор Н.Лазаренко Техред Т.Маточка Корректор Г,Огарщщщщщщщщщщщй щщ ц щщещщщщщшЗаказ 520 б/4 б Тираж 710 ПодписноеВНИНПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж., Раушская наб., д, 4/5щщщ щщ щ щщ щщ щ щщ щщЙ щйщ 4 щщщФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4