Цифровой функциональный преобразо-ватель частоты следования импульсовв код

(51) М К 1 З б 06 Е 7/60 Гооударстввннык комитет оо делам изобретенийский филиал Всесоюзного научно-исследовательскогконструкторского института по автоматизации пред промышленности строительных материаловпроектноиятий 1) Заявите 54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ В КОДИзобретение относится к преобразованию аналоговой информации в ее цифровой эквивалент в определенной функциональной зависимости, а конкретно к преобразованию аналоговых сигналов, изменяющихся по логарифмическим законам, в количество импульсов, и может быты применено, например, в промышленности строительных материалов для обработки информации, поступающей с датчиков плотности шлама, тензометрических и магнитоанизатропных датчиков.10Известен функциональный преобразователь нелинейно изменяющейся частотно- импульсной йнформации методом кусочно- нелинейной аппроксимации, содержащий блок определения интервала, частотно-импульсный следящий блок, частотно-импульс ные множительно-делительные блоки, генераторы образцовых частот, источники напряжения опорных частот и источник напряжения стандартной частоты, логические элементы И и ИЛИ 1.Недостатками известного преобразователя являются наличие большого количества генераторов образцовых частот и источников опорных частот, которые непосредственно влияют на точность вычислении и усложняют аппаратурную реализацию, а также необходимость в большом количестве участков аппроксимации для решения задач преобразования.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой функциональный преобразователь частоты следования импульсов в код, содержащий генератор импульсов, два ключа, два счетчика и выходной регистр, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен ко входу первого счетчика, выход второго ключа подключен ко входу второго счет - чика. В состав преобразователя также входят блок задания границ участков аппрокси - мации, блоки записи числа, второй ключ и управляющий триггер, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, его первый вход подключен к выходу блока синхронизации, а второй вход - к выходу второго счетчика, первый вход которого через второй ключ соединен с входом преобразователя, а второй вход присоединен к выходу первого блока записи числа и через второй блок записи числа -к выходу блока синхронизации, выход первого счетцика через блок задания границучастков аппроксимации соединен с первыми входами первого и третьего блоков записи цисла вторые входы которых подключены к выходу блока синхронизации, выходтретьего блока записи числа соединен совторым входом первого счетчика.В известном преобразователе преобразование осуществляется методом кусочно- нелинейной аппроксимации с выработкой кода дополнения Ь М и с переменным пара метром - числом периодов заполнения. Для аппроксимации заданной зависимости в нем используются отрезки гипербол. Каждая гиперболическая зависимость рассчитывается по формуле1 ц о к (1) где Мк - число импульсов генератора образцовой частоты (код), сосчитанное выходным регистром за К периодов следования входных импульсов частоты Е;.С помощью образцовой частоты Р и числа периодов заполнения К задаются аппроксимирующие гиперболы. Варьируя этими параметрами можно получить целое семействогипербол 21.Однако в известном преобразователе переменным выбран только один параметр К, что ограничивает возможное количество аппроксимирующих гипербол и увеличивает число участков аппроксимации.Кроме того, необходимость выработки числа й М ведет к увеличению количества зо оборудования и снижению надежности устройства.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства и увеличение надежности.Поставленная цель достигается тем, что в известный цифровой функциональный преобразователь частоты следования импульсов, в код, содержащий генератор импульсов, два ключа, два счетчика и выходной ре истр, причем выход генератора импуль сов соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен ко входу первого счетчика, выход второго ключа подключен ко входу второго счетчика, дополнительно введены третий ключ, третий счетчик, два дешифратора, делитель частоты 45 импульсов, коммутатор, два элемента ИЛИ и блок управления, содержащий два триггера, причем выход первого триггера соединен с первым входом второго ключа, первый вход первого триггера и первый вход второго триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго триггеров соединены с выходом второго счетчика и вторым входом первого ключа, выход второго триггера соединен с первыми входами коммутатора и третьего ключа, вторые входы второго и третьего ключей соединены со входом устройства, выход третьего ключа подключен ко входу третьего счетчика, выходы разрядов которого подключены ко входам первой группы первого дешифратора, входы второй группы которого через второй дешифратор подключены к выходам разрядов первого счетчика, выходы первого дешифратора подключены ко входам первого элемента ИЛИ и коммутатора, второй вход которого через делитель частоты импульсов соединен с выходом генератора импульсов, выходы коммутатора через вто - рой элемент ИЛИ соединены со входом выходного регистра.Введение (для решения задачи аппрокси - мации) второго переменного параметра частоты заполнения Б позволяет расширить семейство аппроксимирующих гипербол. Это позволяет выбрать для аппроксимации отрезки гипербол, которые на большем участке повторяют аппроксимируемую функцию. Можно показать, что заданная зависимость Х = 1 Р ) аппроксимируется набором участков гиперболических зависимостей, воспроизводимых согласно формуле(2) где и - число участков аппроксимации;Ро; - частота заполнения на 1-ом участке аппроксимации;К - число периодов частоты Г, на 1-мучастке аппроксимации.Число участков аппроксимации опреде - ляется диапазоном измерения выходной величины и заданной точностью аппроксимации. Кроме того, цифровой функциональный преобразователь выполнен по адаптив - ной схеме, т. е. каждая следующая операция в преобразователе осуществляется сразу же после окончания предыдущей, не ожидая импульса команды, что позволяет исключить из схемы блок синхронизации, тем са - мым увеличив быстродействие и надежность устройства.На чертеже представлено предлагаемое устройство.Цифровой функциональный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, ключи 2, 3 и 4, три счетчика 5, 6 и 7, два дешифратора 8 и 9, коммутатор 10, делитель 11 частоты импульсов. два элемента ИЛИ 12 и 13, блок 14 управления и выходной регистр 15.Устройство работает следующим образом.Сигнал частотой Г., при наличии разрешающего сигнала с блока 14 управления на первомвходе второго ключа 3 поступает во второй счетчик 6, Емкость счетчика опре - деляется тем, что за временную базу принят интервал 2 Т, т, е. время между первым и третьим импульсами частоты Г На время 2 Тсчетчик 6 открывает вход первого ключа 2 и импульсы частотой Г с генератора 1 образцовой частоты через первый клюц 2 поступают в первый счетчик 5, Границы интервалов аппроксимации Р - Рхрассчитываются предварительно и каждойчастоте г , соответствует определенное чис - ло импульсов образцовой частоты Р . В зависимости от количества импульсов часто в . ты Р, поступивших в первый счетчик 5 за время 2 Т, сигнал появляется только на одном 1-ом выходе дешифратора 8.5Через время 2 Т ср второго счетчика 6 в блок 14 управления поступает сигнал о том, что определен рабочий интервал аппроксимации, и с блока 14 управления на третий ключ 4 и в коммутатор 10 поступает сигнал о начале измерения. 1 ОИмпульсы частотой Гчерез третий ключ 4 поступают в третий счетчик 7. Его емкость не менее К По сигналу с 1-то выхода дешифратора 8 на 1-ом выходе дешифратора 9 появится сигнал и импульсы частотой Р. с делителя 11 частоты импульсов через15 коммутатор 10 и элемент ИЛИ 13 поступает в выходной регистр 15. После того, как в третий счетчик 7 поступит К импульсов частотой Г, с дешифратора 9, через первый элемент ИЛИ 12 в блок 14 управления поступает сигнал об окончании измерения. С блока 14 управления поступает сигнал на закрытие третьего ключа 4 и коммутатора 10. Цикл измерения оканчивается и с блока 4 управления на второй ключ 3 поступает сигнал на начало следующего цикла. В преобразователе предусмотрена однократная выдача информации на выходной регистр 7.Формирование знацений выходной информации не зависит от законов поступления информации во времени, так как в каждом цикле предусмотрен выбор участка аппрок - сима ции.35Использование предлагаемого изобрете - ния, в котором введен второй переменный параметр, позволяет уменьшить число участков аппроксимации в 3 - 5 раз (в зависимости от аппроксимируемой кривой), а новая схема устройства увеличивает его быст родействие (в 2 раза) и надежность. 6 формула изобретенияЦифровой функциональный преобразователь частоты следования импульсов в код,содержащий генератор импульсов, два ключа, два счетчика и выходной регистр, причем выход генератора импульсов соединенс первым входом первого ключа, выход которого подключен ко входу первого счетчика, выход второго ключа подключен ко входу второго счетчика, отличающийся тем, цто,с целью повышения быстродействия, в негодополнительно введены третий ключ, третий счетчик, два дешифратора, делитель час -тоты импульсов, коммутатор, два элементаИЛИ и блок управления, содержа 1 ций дватриггера, причем выход первого триггерасоединен с первым входом второго ключа,первый вход первого триггера и первый входвторого триггера соединены с выходом первого элемента ИЛИ, вторые входы первого ивторого триггеров соединены с выходом второго счетчика и вторым входом первого ключа, выход второго триггера соединен с первыми входами коммутатора и третьего ключа, вторые входы второго и третьего ключейсоединены со входом устройства, выходтретьего ключа подключен ко входу третье -го счетчика, выходы разрядов которого подключены ко входам первой группы первогодешифратора, входы второй группы которо -го через второй дешифратор подключены квыходам разрядов первого счетчика, выхо -ды первого дешифратора подключены ковходам первого элемента ИЛИ и коммутатора, второй вход которого через делительчастоты импульсов соединен с выходом генератора импульсов, выходы коммутатора через второй элемент ИЛИ соединены со входом выходного регистра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 425182, кл. б 06 Г 15/34, 1972.2. Авторское свидетельство СССРМо 436357, кл. 6 06 Г 15/34, 1972, (прототип).Составитель А, Зорин Редактор Н.,Лазаренко Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши Заказ 662/79 Тираж 745 Поднисное ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4(5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4