Цифровой датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 1, . ОБ ЕН 1 мс А. ВасюОрлов СССР 1983СР 96 с об хн истема уп полозобреи стаовой ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится кавтоматики и измерительной ти может быть использовано вавтоматического регулированиравления в качестве датчиковжения, скорости и т.п. Цельтения - повышение линейностибильности характеристик, Циф 80135265 1)4 Н 03 М 1/60, С 01 К 19/00 датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3, дифференциальный усилитель 4, преобразователь 5 напряжение-частота, два реверсивных счетчика 6,7, два регистра 8,9, двагенератора импульсов 1 О, 11, распределитель 12 импульсов, счетчик 13,элемент И 14, элемент 15 задержки идва элемента 2 И-ИЛИ 16, 17. За счетвведения счетчика 13, регистра 8,второго реверсивного счетчика 7 ивторого генератора 11 импульсовисключается нелинейностьхарактеристики преобразования, обусловленнаязависимостью коэффициента передачианалогового тракта устройства от амплитуды выходного сигнала чувствительного элемента 1. 1 з,п, ф-лы,3 ил,135265Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах антоматического регулирования и управления в качестве датчиков положения, скорости и т,п,Цель изобретения - повышение линейности и стабильности характеристикНа фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового датчика;на фиг. 2 - схема мостового переключателя; на фиг. 3 - нременные диаграммы на входах и выходах распределителя импульсов.Цифровой датчик содержит чувствительный элемент 1, усилитель 2, мостовой переключатель 3 дифференциальный усилитель 4, преобразователь5 напряжение - частота, два ренерсинных счетчика 6, 7, два регистра 8,9, два генератора импульсов 10, 11,распределитель 12 импульсов, счетчик 13, элемент И 4, элемент 15 задержки и дна элемента 2 И-ИЛИ 16, 17.Мостовой переключатель выполнен начетырех ключах 18-21,Устройство работает следующимобразом,Импульсные сигналы, формируемыераспределителем 12 импульсов на егопервом и втором выходах, управляютпереключением ключей мостового переключателя 3Импульсом с первого выхода распределителя 12 импульсов(фиг. ЗК) включаются первый 18 ичетвертый 2 1 ключи мостового переключателя 3 и на цеиннертирующий нходдифференциального усилителя 4 поступает сигнал с выхода чувствительного элемента 1 через усилитель 2.При появлении импульса ца втором выходе распределителя 2 импульсов.результате на вход дифференциального усилителя 4 поступает инвертированный сигнал с выхода чувствительного элемента 1. Сигналом с выходадифференциального усилителя 4 осуществляется управление частотой импульсов преобразователя 5 напряжение - частота. При линейной зависимости частоты импульсов Й от наГ,нчпряжения на выходе чувствительного-элемента 1 имеем:чяч = .о+ спри, 0 Г ч, = Г дй прП( О, где Г- номинальная частота 1 О20303540ВО 1 2импульсов на выходе преобразователя 5; Б, - значение напряжения навыходе дифференциального усилителя 4; 1,1 г - коэффициенты передачицепи усилитель 2 - преобразователь 5при положительном и отрицательномнапряжении на выходе дифференциального усилителя 4,В первых двух тактах работы всчетчике 6 Формируется код, пропорциональный 1 2 И Е, За это же времян счетчике 3 накапливается величина 2 МО. Выходная частота преобраэонатепя 5 поступает при этом на входсчетчика 13 через элемент 2 И-, ИЛИ 16,который открыт высоким потенциаломна третьем выходе схемы 12 (фиг3 г).Когда же уровень "1" снимается стретьего и появляется на четвертомвыходе схемы 12, прекращается поступление импульсов с выхода преобразонателя 5 ца счетчик 13,информация с него переписываетсян регистр 8 по импульсу на восьмомвыходе схемы 12 (Фиг, Зи), послечего счетчик 13 обнуляется (десятыйвыход схемы 12), В этот момент навыходе переполнения счетчика 6 присутствует высокий логический уровеньи с приходом импульса на третий входэлемента И 14 частота с выхода генератора 11 начинает поступать черезэлемент И 14 на вход второго реверсивного счетчика 7, а через схему2 И-ИЛИ 17 на тактовый вход счетчика6, на вход управляющего регистрасчета которого в это время подаетсяуровень 0.Частота генератора 11 импульсоввыбирается не ниже ргде р - разгрядность реверсивного счетчика б;удвоенный период импульсов генератора 1 О,В результате вычитание в счетчикеб будет осуществляться до установкиего в 0, н этот момент на его выходе переполнения появится уровень 0и заполнение счетчика 7 прекратится.Этот процесс поступления пачки импульсов из счетчика б в счетчик 7будет происходить п раз, в течениеимпульса на четвертом выходе схемы12, Если к моменту окончания очередного импульса на втором выходе схемы12 в знаковом разряде (старший разряд) счетчика б будет "1", схема 12на седьмом выходе Формирует уровеньси своего содержимого в счетчик 7осуществляет на вычитание, а суммирование, так что в любом случае число выходных импульсов элемента И 14пропорционально абсолютной величинекода, хранящегося в счетчике 6,Счетчик 6 осуществляет периодическое вычитание .входных импульсовдо нуля, те. до момента, когда через элемент 15 задержки производитсязапись в него выходного кода регистра 8. Чем больше код, хранящийся врегистре 8, тем больше производитсявычитание содержимого счетчика 7 итем реже появляются импульсы на еговыходе переполненияТаким образом, через элемент2 И-ИЛИ 16 на счетчик 13 поступаетчисло импульсов, пропорциональное2 ЦГ3 Г/Г , По окончании цикла21 с йо еделения заканчивается цикл преобразования, содержимое счетчика 13 переписывается в выходной регистр 9, асчетчик 13 вновь обнуляется (9-й и1 О-й выходы схемы 12, фиг. 3 к, ).Знаковая информация снимается свыхода знакового старшего разрядасчетчика 6. Далее цикл преобразования повторяется,По сравнению с известными решениями в данном случае обеспечивается повышение линейности датчика и стабильности его характеристик.Формула изобретения1, Цифровой датчик, содержащий первый генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, последовательно соединенные чувствительный элемент, усилитель, мостовой переключатель, дифференциальный усилитель и преобразователь напряжение - частота, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения линейности и стабильности характеристики, в него введены второй генератор импульсов, второй реверсивный счетчик, два регистра, счетчик импульсов, два элемента 2 И-ИЛИ, элемент И, элемент задержки и распределитель импульсов, первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, первый и второй, третий и четвертый управляющие входы мостового переключателя попарно объединены и подключены соответственно к первому и второму выходам распределителя импульсов, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно спервыми входами первого элемента2 И-ИЛИ, пятый и шестой выходы соединены соответственно с первыми входами второго элемента 2 И-ИЛИ, выходкоторого подключен к тактовому входу первого реверсивного счетчика,выход переполнения которого соединенс первым входом элемента И, а входуправления режимом счета - с седьмымвыходом распределителя импульсов,восьмой и девятый выходы которогоподключены к входам разрешения соответственно первого и второго регистров, соответствующие информационныевходы которых объединены и подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов, тактовый вход которогосоединен с выходом первого элемента2 И-ИЛИ, первый из вторых входов которого объединен с одноименным входом второго элемента 2 И-ИЛИ и подключен к выходу преобразователя напряжение - частота, выход второгогенератора импульсов подключен к .второму входу элемента И, третийвход которого соединен с шестым выходом распределителя импульсов, авыход соединен с вторым из вторыхвходов второго элемента 2 И-ИЛИ и стактовым входом второго реверсивного счетчика, вход управления режимом счета и вход разрешения записикоторого соединены соответственно с1шиной нулевого потенциала и выходомэлемента задержки, вход которогообъединен с вторым из вторых входов 40первого элемента 2 И-ИЛИ и подсоединен к выходу переполнения второгореверсивного счетчика, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, вход обнуления счетчика импульсов подключен к десятому выходу распределителя импульсов, второй входкоторого соединен с выходом старшего разряда первого реверсивного счетчика, ифнормационные выходы которогоявляются первой выходной шиной, выходы второго регистра являются второй выходной шиной. 2. Датчик по и. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что мостовой переоключатель выполнен на четырех ключах,информационные входы первого и второго, третьего и четвертого ключей по-фон 2 ВНИИПИ Заказ 5577/57 ираж 90 исно город, ул. Проектна изв.-полигр, пр-тие парно объединены и являются соответственно первым и вторым информационными входами мостового переключателя, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого клю"6чей являются соответственно первым, четвертым, третьим и вторым уп 352651 6равляющими входами мостового переключателя, выходы первого и третьего, второго и четвертого ключей попарно объединены н являются соответ 5ственно вторым и первым выходами мостового переключателя,