Способ настройки функциональных аналого-цифровых преобразователей с элементами памяти на воспроизведение функций линеаризации характеристик измерительных датчиков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК дд 4 С 06 С 7/26 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ реводят преобразова ль в линеиныиое значениент передачи змеряют талон лици меняют Р, ии измери ий инст чика ьным льного о совпаденикачением п отсчеташкалы,тель в с максим атем пер итуте одя преобразова измеряютнелинеиныи еж ьные пре- Л.: Энергоизда Авт У 1072СС 19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательстут электронной интроскопиТомском политехническом ин(54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХАНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СЭЛЕМЕНТАМИ ПАМЯТИ НА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕФУНКЦИЙ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИКИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике ипредназначено для настройки перепрограммируемых функциональных аналого-цифровых преобразователей (ФАЦП).Целью изобретения является повьппениерочности настройки ФАЦП. С этой цельюпля настройки ФАЦП выбираютп эталонныхзначений физических параметровРг уу Р 1 у Р у еу Ру у числокоторых равно числу элементов памятипреобразователя, причем Р;Р,+ ЯО 1269158 А 1 первое эталонное значение и регулируют первый элемент памяти до совпадения отсчета по шкале преобразователя с первой узловой точкой функцииаппроксимации, после чего измеряютоставшиеся эталонные значения в порядке возрастания Р;, причем приизмерении каждого д-го эталонногозначения регулируют элемент памятис -м номером, при этом измеряют Иэталонных значений при Ии, а из ихсостава отбирают и таких, которыеудовлетворяют соотношению (х - 1)Р, РР, после установки первойузловой точки функции аппроксимацииизменяют масштаб шкалы преобразователя до получения отсчета, совпадающего с параметром Р, первого эталонного значения, а при измерении остальных эталонных значений устанавливают по шкале преобразователя отсчеты, совпадающие в параметром Р,соответствующих эталонных значений.1 ил, 1269158Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и предназначено для настройки перепрограммируемых функциональных аналого-цифровых преобразователей (ФАЦП), допускающих прямую настройку по эталонным значениям измеряемого параметра.Цель изобретения - повышение точности настройки.На чертеже приведена функциональная схема ФАЦП, поясняющего сущностьспособа.ФАЦП содержит нелинейный датчик 1,потенциометр 2, аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 3 последователь.ного типа, переключатель 4, источник 5 опорного напряжения, блок 6формирования производной (БФП), блок7 элементов аналоговой памяти, содержащий и элементов памяти (потенциометры с номерами 1 - х сп), такто. вый генератор 8, переменный резистор9, счетчик 10 и блок 11 индикации.Выход нелинейного датчика 1 черезпотенциометр 2, позволяющий изменятькоэффициент передачи нелинейного датчика 1, подключен к сигнальному входу П АЦП 3, Уравновешивающее напряжение преобразователя образуется засчет подачи опорного напряжения на ЗОвход П. Этот вход АЦП 3 с помощьюпереключателя 4 может быть подключен либо к источнику 5 опорного напряжения, либо к выходу БФП 6, приэтом обеспечивается соответственно 35линейный или нелинейный режим работы ФАЦП,Аналоговые входы БФП 6 подключены к выходам блока 7 элементов аналоговой памяти. Регулировка каждого д-го потенциометра этого блока позволяет установить ход функции линеаризации на-м участке аппроксимации.Настройка ФАЦП согласно предлагаемому способу осуществляется следующим образом,Измеряют некоторое число И эталонных значений физических параметров, большее числа и потенциометровблока 7 элементов аналоговой памяти.Из этих М значений отбирают и, необ)ходимые для настройки ФАЦП, которые удовлетворяют соотношению (-1) Р,Р; сР.Например, из ряда эталонных значений измеряемых величин; 0,57, 0,83;1,11; 1,4; 2,00; 2,7; 2,9; 3,1; 3,3; 8,17 и 8,88, можно выбрать следующие для настройки ФАЦП при десяти участках аппроксимации (т,е. при и =10);Р=ОЯЗ0,83 с Р1,66, Рр = 1,11-1,4 1,66 сР,2 49 у Р = 2 00 2,49 с Р3,72; Р = 2,7-3,3 3 72 сР с 415, Р =41 4,15 сР с 4,98; Р = 4,8.4,98 с Рс 5,81; Р= 5,16-5,7 5,81 с Р ,с 6,64; Р = 6,4 664 сР 757; Р =687 37В тех случаях, когда на одном или нескольких участках аппроксимации возможно использование нескольких эталонных значений, из их состава для настройки ФАЦП отбирают максимальное значение измеряемого параметра, так как при таком отборе.настройка преобразователя обеспечивает наиболее высокую точность линеаризации., С учетом этого для настройки ФАЦП используют следующий ряд .эталонных значений: 0.83; 1,4;2,00; 3,3; 4,1; 4,8; 5,7; 6,4: 7,37 и,8,17, Переключатель 4 устанавливают в положение, показанное на чертеже, при этом обеспечивается линейный режим работы ФАЦП, после чего измеряют эталонное значение максимальной величины измеряемого параметра (8, 17) и с помощью потенциометра 2 изменяют коэффициент передачи нелинейного датчика 1 до совпадения отсчета в блоке 11 индикации с максимальным значением шкалы преобразования При использова нии, например, трехразрядного двоично-десятичного АЦП 3 максимальныйотсчет пошкале ФАЦП составляет 999единиц, Масштаб шкалы, определяемыйпеременным резистором 9, при этомравен 1,Далее ФАЦП с помощью переключателя 4 переводят в нелинейный режим,измеряют. первое эталонное значениеР и регулируют потенциометр с номером 1. = 1 блока 7 элементов аналоговой памяти до совпадения отсчетапо шкале преобразователя с первойузловой точкой функции аппроксимации. При использовании трехразрядного двоицно-десятичного АЦП 3 ипри десяти интервалах аппроксимацииотсчет по шкале ФАЦП, соответствую-щий первой узловой точке функцииаппроксимации, составляет 100 единиц, т.е. одну десятую часть шкалы,После того, как такое совпадениеоказывается достигнутым, с помощьюпеременного резистора 9 изменяют 5масштаб шкалы ФАЦП до получения отсчета по шкале преобразователя, совпадающего со значением Р первогоэталонного значения, что в рассматриваемом случае составляет 83 единицы шкалы,В дальнейшем измеряют последовательно оставшиеся (и - 1) эталонныхзначений в порядке возрастания измеряемого параметра и при измерении 5каждого х-го значения регулируютпотенциометр блока 7 элементов аналоговой памяти с -м номером такимобразом, чтобы получить по шкалеФАЦП отсчеты, совпадающие с измеряемым параметром каждого эталонногозначения (т.е, 140; 200 330; 410480; 570; 640; 737 и 817),В результате выполнения такойсовокупности операций ФАЦП оказывается настроенным на необходимую функцию линеаризации, представленную вструктуре преобразователя функцией.измерения уравновешивающего напряжения в зависимости от текущего значения выходного кода АЦП 3.Возможность настройки ФАЦП в соответствии с предлагаемым способом обусловлена тем, что ход функции линеаризации, т.е. ее наклон и зна- З 5 чение параболы на каждом -м участке аппроксимации, в ФАЦП представленной структуры однозначно связан с регулировкой д-го потенциометра блока 7 элементов аналоговой памяти при40 условии предварительной настройки ФАЦП на всех интервалах, предшествующих -му. Поэтому, пренебрегая погрешностями аппроксимации, следует считать, что если функция линеари зации кроме узловой точки, соответствующей началу д-го интервала аппроксимации, совпадает внутри этого интервала еще хотя бы в одной точке с функцией нелинейности, то обе функции совпадают во всех точках, в том числе и в узловой, соответствующей концу -го интервала, Поэтому для настройки преобразователя необязательно знать координаты узловых то-,чек функции аппроксимации, определяемых алгоритмом работы, а достаточно знать координаты некоторых опорных точек, каждая из которых находится внутри одного из интервалов аппроксимации.Однако координаты опорных точек по шкале ФАЦП заранее (те. алгоритмом работы преобразователя) заданы быть не могут, поскольку изменение прироста различного рода эталонных значений имеет случайный характер, Поэтому при использовании способа настройки в качестве координат опорных точек функции аппроксимации используются реальные значения параметров Р .используемых эталонных значений, переход к которым осуществляется путем изменения масштаба шкалы преобразователя с помощьюпеременного резистора 9.Для обеспечения правильного соотношения между узловыми точками, заданными алгоритмом работы преобразователя, и опорными точками, определяемыми значениями Р, измеряемых эталонных значений, необходимо обеспечить совпадение хотя бы одной узловой точки с соответствующей опорной точкой, Учитывая, что операции настройки ФАЦП по опорным точкам должны выполняться последовательно, начиная с первого эталонного значения, такое совпадение необходимо обеспечить при настройке ФАЦП на первом интервале аппроксимации. Очевидно, что после изменения масштаба преобразователя узловыми точками функции аппроксимации будут точки шкалы, соответствующие отсчетам Р,;2 Р,; ЗР,; , пР,. Поскольку каждая опорная точка должна находиться внутри одного из интервалов аппрокси" сации с координатами узловых точек (3. - 1)Р; 3. Р, координата каждой опорной точки и измеряемый параметр соответствующего эталонного значения должны удовлетворять соотношению Ы - 1)Р ( Р, (Р,. Строгое неравенство в левой части соотношения показывает, что опорная точка не может сов" падать с начальной узловой точкой -го интервала аппроксимации, поскольку в случае такого совпадения ход аппроксимирующей кривой на этом интервале аппроксимации является неопределенным, Выполнение указанного соотношения при значительном разбросе эталонных значений относительно заданной величины обеспечива" ется измерением И эталонных значений,1269158,НИИПИ Заказ 6038/52 Тираж 671 дписн иал ППБ "Патент", г. Ужгород оектна из которых отбираются значения, удовлетворяющие этому соотношениюПоскольку настройка ФАЦП осуществляется путем выполнения последовательности операций при заранее неизвестной функции нелинейности, в начале настройки необходимо установить определенное, соответствие между линейной и нелинейной шкалами устройства, гарантирующее нормальное О функционирование АЦП 3 во всем диапазоне измеряемого параметра, т,е.отсутствие органичения уравновешивающего напряжения или снижение его размаха до уровня, не возволяющего 15 использовать полное разрешение АЦП 3, Такое соотношение устанавливают путем получения отсчета, соответствующего максимальному значению шкалы ФАЦП в линейном режиме, при измерении 20 эталонного значения с максимальной величиной измеряемого параметра Р, изменяя коэффициент передачи нелинейного датчика 1 с помощью потенциометра 2, 25 Формула изобретения Способ настройки функциональных аналого-цифровых преобразователей ЗО с элементами памяти на воспроизведение функций линеаризации характеристик измерительных датчиков, основанный на измерении и последовательнр возрастающих эталонных значений физических параметров Р,. . , Р по числу и элементов памяти преобразователя и регулировании при измерении каждого .-го эталонного значенияфизического параметра Р; элементапамяти с х-м номером до совпаденияотсчета по шкале преобразователя ссоответствующим узловым значениемфункции линеаризации о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности настройки, проводятизмерение ь эталонных значений физических параметров при Бп, а настройку преобразователя производят дляи из этих значений, которые удовлетворяют условию (ь)Р,Р 1 ( 1 Рпри этом вначале измеряют и-е эталонное значение физического параметра Р и по результатам измеренияири работе преобразователя в линейномрежиме изменяют коэффициент передачиизмерительного датчика до совпаденияотсчета. по шкале преобразователя сего максимальным значением, затемпереводят преобразователь в режимфункционального преобразования, измеряют эталонное значение физического параметра Р и после регулировкипервого элемента памяти преобразователя корректируют масштаб его шкалыдо совпадения отсчета с Р , а затемпо результатам измерения остальныхпоследовательно возрастающих (и)-гоэталонных значений физических параметров Р, Р, при помощисоответствующих элементов памятиустанавливают по шкале преобразователя отсчеты, совпадающие с соответствующими значениями Р