Функциональный измерительный частотный преобразователь

(51) М, Кл. б 01 г 19/26 Гасударственный квинтет Саввта лннистраа СССР аа делам нзааретеннй и аткрмтнй(72) Авторы изобретения В. Д, Циделко, В. И, Кузнецов и Б. Р, Иванов Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЪЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬИзобретение относится к области электро- измерительной техники.Известны функциональные измерительные частотные преобразователи, содержащие интеграторы, компараторы, триггер и ключи.Предложенный функциональный измерительный частотный преобразователь отличается от известных тем, что входы преобразователя подключены через ключи ко входам интеграторов, подсоединенных через нуль-органы и триггер к управляющим входам ключей и к введенным распределителям импульсов, выходы которых непосредственно, а так.же через источник опорных напряжений подсоединены к ключам на входах интеграторов, причем один из входов преобразователя через интеграторы )подключен к входам компараторов, выход одного из которых через формирователь калиброванных импульсов и ключи соединен с входами интеграторов, а выходы другого компаратора через преобразователь частоты в напряжение, а также через формирователь калиброванных импульсов подсоединены к ключам на входах интеграторов.Эти отличия позволяют расширить функциональные возможности преобразователя, в частности, обеспечивают возведение сомножителей в любую степень, а также получение выходной частоты, пропорциональной или сте.пенному полиному (с помощью которого возможна аппроксимация любой функции, представленной в виде степенного полинома), или отношению степенных полиномов, или любому числу сомножителей.5 На фиг, 1 представлена блок-схема описываемого преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.В предлагаемом устройстве вход А преобразователя подсоединен к входам интеграторов 10 1 и 2 и через ключи 3 и 4 к входам интеграторов 5 и 6. Выход интегратора 2 подключен ко входу компаратора 7, выход которого через формирователь 8 калиброванных импульсов соединен с ключами 3 и 9, Выходы инте граторов 5 и 6 через нуль-органы 10, 11 итриггер 12 подключены к ключам 3, 4, 13, 14 и к распределителю 15 импульсов. Выход распределителя 15 подключен к источнику 16 опорного напряжения и ключам 3, 4 и 9. Вы ходы источника 16 подсоединены к ключам13, 14, 17 и 18 и через ключ 9 к входу интегратора 2. Выход компаратора 7 через преобразователь 19 частоты в напряжение и ключ 2 О соединен с входом интегратора 1 и 25 через формирователь 21 калиброванных импульсов и компаратор 22 с выходом интегратора 1. Второй вход устройства Б подключен через ключи 23 и 24 к входам интеграторов 25 и 26, выходы которых через нуль-органы З 0 27 и 28 соединены с входами триггера 29, а15 выходы триггера 29 подключены к ключам 17, 18, 23, 24 и к распределителю импульсов 30. Выход распределителя импульсов 30 подключен к источнику 16 и к ключам 20, 23 и 24.Устройство работает следующим образом.Напряжение Уподается на входы интеграторов 1 и 2 и на входы закрытых ключей 3 и 4. На выходе интегратора 2 в зависимости от знака входного напряжения Упоявляется напряжение У(см. фиг, 2), При достижении выходным напряжением интегратора 2 уровня срабатывания компаратора 7 последний срабатывает и запускает формирователь 8, на выходе которого появляется импульс с длительностью 1 ю. Этим импульсом открывается ключ 3, и к интегратору 5 подключается напряжение У, при этом на выходе интегратора 6 поддерживается нулевое напряжение. Напряжение У, интегрируется интегратором 5 в течение времени 1 ю.Через время 1 ю открываются ключи 4, 9 и 13, закрывается ключ 3, и на вход интегратора 2 подается напряжение У, от источника 16, Напряжение Ую, от источника 16 подается через ключ 13 на вход интегратора 5, и на его выходе напряжение уменьшается. Через время 1 х когда напряжение на выходе интегратора 5 достигает нулевого уровня, срабатывает нуль-орган 10 и через триггер 12 закрывает ключи 4 и 13, открывает ключи 3 и 14 и через распределитель 15 подключает на выход источника 16 напряжение Ую,. При этом на вход интегратора 6 через ключ 14 подается напряжение Ую, для разрядки конденсатора интегратора 6 до нулевого уровня, а через ключ 3 подается напряжение У., на вход интегратора 5. При достижении нулевого уровня выходного напряжения интегратора 6 срабатывает нуль-орган 11 и через триггер 12 закрывает ключи 3 и 14, открывает ключи 4 и 13, и через распределитель 15 подключает на выход источника 16 напряжение УюВ дальнейшем работа интеграторов 5 и 6 аналогична вышеописанной. Число тактов интегрирования зависит от требуемой функциональной зависимости и задается программой в распределителе 15.В течение времении=1+х + + (см. фиг. 2) на вход интегратора 2 через ключ 9 от источника 16 подается напряжение для разряда конденсаторов интегратора 2. В конпце интервала времени , 1. распредели=тель 15 закрывает ключи 3, 4, 9, и процесс повторяется с частотой, определяемой из соотношения:- ( (1); ,ц,20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 4где Й - коэффициент, учитывающий постоянную времени интегратора 2.Если постоянные времени интеграторов 5 и 6 равны, то можно показать, чтоцху = ц, ц, " ц,(2)Подставив выражение (2) в уравнение (1), получимй 1-и фа + , а)цх=2где1, 1ф цц ц цЧастота поступает на преобразователь частоты в напряжение 19, на выходе которого получается напряжение, +, ацГ которое подается на одвн вход ключа 20.На выходе интегратора 1 напряжение нарастает по линейному закону и при достижении уровня срабатывания компаратора 22 последний срабатывает и запускает формирователь 21, на выходе которого появляется импульс с длительностью 1 ю, . Этим импульсом открывается ключ 23 и к интегратору 25 подключается напряжение,У. На выходе интегратора 26 поддерживается нулевое напряжение, Напряжение Уинтегрируется интегратором 25 в течение времени 1 ю,. Через врвмя 1 ю, открываются ключи 17, 20, 24, закрывается ключ 23, и на второй вход интегратора 1 подается напряжение Уот преобразователя 19. Напряжение Ую, от источника 16 подается на вход интегратора 25 через ключ 17, и на его выходе напряжение уменьшается, Через времякогда напряжение на выходе интегратора 25 достигает нулевого уровня, срабатывает нуль-орган 27 и через триггер 29 закрывает ключи 17 и 24, открывает ключи 23 и 18 и через .р аспределитель ЗО подключает на выход источника 16 напряжение Ую При этом на вход интегратора 26 через ключ 18 подается напряжение Ую, для разряда конденсатора интегратора 26 до нулевого уровня, а через ключ 23 подается напряжение Уна вход интегратора 23. При достижении нулевого уровня выходного напряжения интегратора 26 срабатывает нуль-орган 28 и через триггер 29 закрывает ключи 18 и 23, открывает ключи 17 и 24, и через распределитель 30 подключает на выход источника 16 напряжение Ую,.В дальнейшем работа интеграторов 25 и 26 аналогична вышеописанной. Число тактов интегрирования зависит от требуемой функциональной зависимости и задается программой в распределителе 30.(см. фиг. 2) на вход интегратора 1 через ключ 20 от преобразователя частоты в напряжение 19 подается напряжение Уто для разряда кон. денсатора интегратора 1.иВ конце интервала времени11, распределитель 30 закрывает ключи 20, 23, 24, и процесс повторяется с частотой, определяемой из соотношения:ухт выл - фаиХи утаПодставляя значение У,9 из выражения т 4) в выражение (5) и, учитывая, чтоуй 1 1 где 5,=; б, =- о, о, о,1ьуо, уо, уоТаким образом, предлагаемый функциональный измерительный частотный преобразователь позволяет получить частоту, пропорциональную отношению двух степенных номиналов.Следует также указать на большие функциональные возможности предлагаемого преобразователя.Так, если У= О, а вместо УоУо,Ув подавить напряжения УУУ,ух иа уа овзвыв - а , у -Ух ХО, та О, йй,( а,+5 аф .=тУх а,+ + у 2 уа - 15 то выходная частота равнаух иг уаа10 вых: фгу -Ух /(о, та о, У т и Х а, + аУх = тУх а, + +Можно также показать, что предлагаемыйфункциональный измерительный частотный 2 О преобоазователь позволяет получить выходную частоту, пропорциональную как любому числу сомножителей, так и любой степени от сомножителей,Прелмет изобретения Функциональный измерительный частотныйпоеобоазовятель, содержащий интеграторы, компяоятооьт, источник опорных напряжений, триггер и ключи, отличя тощий с я тем, что, с це.тьто рястттиоения Мнкттионяльиьтх возможногтей, вхолы преобоязователя полключеньт.через ключи к входам интегпатооов, полсоединечттьтх через нуль-оо ячьт и триггер к пЗ 5 оавлятощим входам клточей и к введеиттьтмраспределителям импульсов,кольт тсотооьтх непосредственно, я тякке через источ.тик опорных напряжений по.тгоелттнены к клтовям на вхотах интеграторов. причем олин из Рхо лов поеобря.,ователя чеоез интеграторы по;тключен к вхолам компяоаторов, выход олного из которых через Формирователь кялиброванньтх импульсов и клточи соединен с входами интеграторов, а вьтхольт лочгого компяоа тора чеоез преобразователь частоты в напряжение, . также через Аоомттоовятель калибровянньтх импульсов подсоединены к клточям на входах интегратооов,. Хейф ректоры Л Котова и Н. Учакнна е ак Подписное Тираж 6 та Совета Ми й и открытийая наб., д. 4/Ь ставитель В, СкомороховТехред Г. Васильева аз 3429/8 Изд.1838 ЦНИИПИ Государственноге комит по делам изобретени Москва, ЖЖ Рауша