Функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 5 Н 03 М 1/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 1157680, кл. Н 03 М 1/00, 1983,Преобразователь измерительный многопредельный П 282. Техническое описание 5 Г 2.728.006 ТО, 1988 гс, 16 - 21, рис. 1.(57) Изобретениепозволяет преобразовать аналоговый входной сигнал в выходной с требуемой функциональной зависимостью. Преобразователь имеет высокую точность преобразования, упрощенную конструкцию и широкую область применения за счет увеличения числа выходных функций. Это достигаетея введением в преобразователь элемента И 10, ВЯ-триггера 11, элемента 7 совпадений, реверсивного счетчика 13 и аналогового сумматора 16, выход которого является выходной шиной, первый вход соединен с выходом усилителя 2, а второй вход - с выходом ЦАП 15. Входы выходного регистра 14 соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика 13, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика 3. Второй выход ПЗУ 6 соединен с й-входом ВЯ-триггера 11, 8-вход которого соединен с вьаодом элемента 7 совпадений, а выход - с входом управления направлением счета реверсивного счетчика 13, Счетный вход последнего соединен с выходом элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом переполнения ,ф сумматора 9, а второй вход - с выходом элемента НЕ 5. Выход переноса реверсивного счетчика соединен с входом элемента 7 совпадений. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и к конструкции устройств для функционального преобразования аналоговых сигналов с использованием аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, в частности, для преобразования сигналов термопреобразователей (термопар и термосопротивлений),Цель изобретения - повышение точности преобразования, упрощение устройства и расширение области применения за счет увеличения числа выходных функций,На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 - характеристика преобразования.Функциональный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, усилитель 2, счетчик 3, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, элемент НЕ 5, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 6, элемент 7 совпадений, устройство 8 сравнения, сумматор 9, элемент И 10, ВЯ-триггер 11, регистр 12, реверсивный счетчик 13, выходной регистр 14, второй ЦАП 15, аналоговый сумматор 16.Преобразователь работает следующим образом.Сигнал напряжения поступает на вход усилителя 2. Усиленный до определенного уровня сигнал с выхода усилителя 2 поступает на устройство 8 сравнения и на аналоговый сумматор 16, одновременно генератор импульсов 1 начинает вырабаты- вать последовательность импульсов, которые подсчитываются счетчиком 3, результат счета поступает одновременно на вход ЦАП 4, на выходе которого образуется ступенчато нарастающее напряжение, пропорциональное числу импульсов на его входе, и на вход ПЗУ 6, для которого сигналы счетчика 3 являются адресами, по которым записаны аппроксимирующие коэффициенты. Коэффициент на каждом такте генератора 1 импульсов суммируется сам с собой благодаря наличию связи между выходом сумматора 9 и входом регистра 12, выходом регистра 12 и входом сумматора 9.Сигналы переполнения результата суммирования через элемент И 10, тактируемые через элемент НЕ 5 импульсами генератора импульсов 1, подсчитываются .реверсивным счетчиком 13, на выходе которого формируется цифровой сигнал требуемой нелинейности характеристики входного сигнала. В момент равенства напряжений на входах устройства 8 сравнения с его выхода сигнал поступает на вход записи выходного регистра 14, и результат счета реверсивного счетчика 13 поступает через выходной регистр 14 на вход второгоЦАП 15, на выходе которого формируется сигнал напряжения, соответствующий значению нелинейности соответствующего значения входного сигнала устройства.Сигнал напряжения с выхода второго ЦАП 15 суммируется с выходным сигналом усилителя на аналоговом сумматоре 16, на выходе которого получено напряжение с требуемой функциональной зависимостью ОТ ВХОДНОГОО= Овых.ус + Он елгде О - напряжение на выходе функционального преобразователя;Овых.ус. - напряжение на выходе усилителя 2;Онел- напряжение, формируемое на выходе второго ЦАП 15.Получение трубуемой функциональной зависимости между входным и выходным сигналами устройства осуществляется по методу кусочно-линейной аппроксимации с отличием в том, что формируется не вся функциональная зависимость, а часть выходного сигнала, пропорциональная требуемой нелинейности (на фиг. 2 - кривая Онел).Кривая О (нелинейная зависимость выходного сигнала устройства от входного сигнала) на фиг,2 является результатом суммирования (алгебраического, так как возможно и вычитание) прямой Овых.ус. и формируемой кривой Онел по методу кусочно-линейной аппроксимации. Показаны произвольные значения а и Ь, которые добавляются к Овых.ус В случае вычитания Онел опорное напряжение на втором ЦАП 15 должно быть противоположной полярности,ПЗУ 6 по соответствующему адресу меняет направление счета реверсивного счетчика 13, устанавливая КЯ-триггер 11 в противоположное (нулевое) состояние. При переполнении счетчика 3 обнуляются регистр 12 и реверсивный счетчик 13, и процесс преобразования повторяется.При этом сигнал обнуления реверсивного счетчика 13 обнаруживается схемой 7 совпадений, которая переводит ВЗ-триггер 11 в единичное состояние, разрешая прямой счет реверсивного счетчика 13. Затем все процессы преобразования повторяются. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 При прямом счете в реверсивном счетчике 13 в сумматоре 9 идет обычный процесс суммирования рассчитанных55коэффициентов аппроксимации, а при смене направления счета процесс суммирования продолжается, но для этого режима коэффициенты рассчитываются таким образом, чтобы получить нужное значение переполнений, которое теперь вычитаетсяреверсивным счетчиком 13 из ранее набранного числа.Элемент 7 совпадений необходим для обнаружения нулевых состояний выходов реверсивного счетчика 13 и может представлять собой многовходовой элемент ИЛИ-НЕ для сигналов переполнений счетчиков, иэ которых состоит реверсивный счетчик 13. В момент нулевых состояний на выходах реверсивного счетчика 13 элемент 7 вырабатывает сигнал, который переводит ВЗ-триггер 11 в противоположное (единичное) состояние, что, в свою очередь, приводит к изменению направления счета реверсивного счетчика 13.Элемент И 10 необходим для исключения ошибок подсчета переполнений сумматора 9, так как реверсивный счетчик 13 подсчитывает только число изменений состояний выхода переполнений сумматора 9, что и обеспечивается стробированием его инверсным сигналом генератора 1 импульсов, Поэтому при отсутствии элемента И 10 возможна потеря части информации.Считая, что усилитель 2 погрешности не вносит(относительно прототипа), очевидно, что погрешность преобразования выходного сигнала усилителя 2 (Оеых,ус,) в цифровой эквивалент в сумматорном выходном сигнале О(погрешность должна проявиться в реализации Онел) будет значительно снижена, так как, например, нелинейность термопреобразователей (термопар, термосопротивлений) не превышает, как правило 12.Следовательно, максимальное значение Онел, не будет превышать 0,12 Оеых.ус.макс., т,е. можно значительно (в 2-4 Раза) снизить опоРное напРЯжение (Ооп.2) на втором ЦАП 15, т,е, уменьшать значение напряжения, соответствующее младшему разряду второго ЦАП 15, уменьшив таким образом погрешность функционального преобразователя, а также разрядность реверсивного счетчика 13, выходного регистра 14, второго ЦАП 15 по сравнению со счетчиком 3 и первым ЦАП 4, так как максимальное число на входе ЦАП 15 также не будет превышать 12 данного примера.О; Овых.ус, + Онел,Ооп 1Овых.ус. = Йхк,1 чмаксгде йх - число импульсов, подсчитанное счетчиком 3 до момента срабатывания устройства 8 сравнения;Ооп-опорноенапряжение первого ЦАП4;Ймакс - максимальное число на входепервого ЦАП 4.Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий усилитель, вход которого является входной шиной, а выход соединен с первым входом устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а входы постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импуль сов и через элемент НЕ - с входом записирегистра, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами сумматора, а информационные входы - с соответствующими выходами сумматора, вторые входы которогб соединены с первыми выходами постоянного запоминающего устройства, а выход устройства сравнения соединен с входом записи выходного регистра, выходы которого соединены с соответ ствующими входами второгоцифроаналогового преобразователя, выход переполнения счетчика соединен с входом обнуления регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности пре 5 10 15 20 25 30 Онел- Й 1 К 1--ф Й 2 К 2 хОоп 2ЙмаксОоп 2 ., О оп 2х +,+МК 1Ймакс . , -" Ммаксгде Й 1, И 2 - число импульсов, соответствующее соответствующему участку аппроксимации;К 1, К 2 К - коэффициенты аппроксимации, занесенные в ПЗУ и соответствующие соответствующему участку аппроксимации;й 1 - число импульсов, подсчитанное счетчиком 3 на 1-том участке аппроксимации до момента срабатывания устройства 8 сравнения.Очевидно, чтоЙх = Й 1+ Й 2 ++ МЬВидно, что погрешность Онел. (при необходимом числе участков аппроксимации) буО оп 2 дет в Иь но уменьшена в К о" раз.МмаксКроме того, изменение (регулировка) опорного напряжения второго ЦАП 15(Ооп 2) позволяет реализовать семейство характеристик, у которых вид нелинейности одинаков, а значение различно (это характерно для термосопротивлений), т,е. позволяет расширить число функциональных зависимостей преобразования входного сигнала устройства без записи новой информации в ПЗУ 6 (на фиг.2 - кривая Онелг), т.е, расширить функциональные возможности устройства.. Максимишинец каз 3826 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 образования, упрощения устройства и расширения области применения за счет увеличения числа выходных функций, в него введены элемеНт И, ЙЗ-триггер, элемент совпадений, реверсивный счетчик и анало говый сумматор, выход которого является выходной шиной, первый вход соединен с выходом усилителя, а второй вход - с выходом второго цифроаналогового преобразователя, а информационные входы 10 выходного регистра соединены с соответст. вующими выходами реверсивного счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика, а второй выход постоянного запоминающего устройства соединен с й-входом ВЗ-триггера, 8-вход которого соединен с выходом элемента совпадений, а выход ЙБ-триггера соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом переполнения сумматора, а второй вход- с выходом элемента НЕ, выход переноса реверсивного счетчика соединен с входом элемента совпадений, а выходы счетчика соединены с соответствующими входами первого цифроаналогового преобразователя.