Функциональный преобразователь

Изобретение относится к информаци- онно-измерительной технике и автоматическому управлению, в частности к функциональным преобразователям, и может быть .использовано при построении, информационно-измерительных и управляющих систем.ИЗвестен функциональный преобразователь, содержащий блок управления, блок выборки-хранения, интегратор, источник эталонного напряжения, че тыре ключа и накопительные конденса- торЫ. Функциональный преобразователь представляет собой итерационный преобразователь отношения двух накопительных емкостей в напряжение. Емкос ти включены в прямую и обратную цепь преобразователя. Если емкость, включенную в обратную цепь, сделать эталонной, то измеряя выходное напряжение преобразователя вольтметром,можно 20 получеть значение емкости конденсатора, включенного в прямую цепь 1 1.Недостатком преобразователя является невозможность непосредственного преобразования емкости в цифровой код,25Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий последовательно включенные источник эталонного напряжения, первый ключ, ЗО интегратор и .блок выборки-хранения, преобразователь кода в интервал времени, соединенный с первым ключом и блоком синхронизации, а также второй, ключ, подключенный к источнику эта лонного напряжения и блоку синхрони-. зации, причем выход блока выборкихранейия соединен с выходом интегратора, а блок синхронизации соединен с ключом блока выборки-хранения, а так-О де компаратор и регистр, причем к одному входу компаратора подключен .выход блока выборки-хранения, а второй вход компаратора соединен с общей. шиной иреобраэователя, а также вкдюченные последовательно между источником эталонного напряжения и другим входом, интегратора третий и четвертый ключи, а также пятый ключ, соединенный с вторым и четвертым ключом, а также первый конденсатор, подключенный между общей точкой устройства и точкой соединения третьего и четвертого ключей, а также второй конденса" тор, подключенный между общей точкой устройства и точкой соединения второго и пятого ключей, причем выход компаратора соединен с входом запуска блока синхронизации, который, в свою очередь, соединен с регистром, источником эталонного напряжения, третьим, бО четвертым и пятым ключами, а выход регистра соединен с преобраэователеМ, кода в интервал времени, причем выход функционального преобразователя соединен с выходом регистра 2. б 5 к недостаткам функционального преобразователя следует отнести невоз-. можность использования его для получения различных функциональных зави". симостей, требуемых, например,. для линеаризации характеристик емкостных цатчиков, совместно с которыми он может быть использован в информационно- измерительной системе.Цель изобретения - повышение точности, в частности, обеспечение. воэможности линеариэации характеристик емкостных датчиков.Поставленная цель достигается тем,что, в фунКциональный преобразователь,содержащий источник эталонного напряжения, выход положительной полярностикоторого через последовательно соединенные первый и второй ключи подключен к первому входу интегратора, второй вход которого через третий ключподключен к выходу источника отрицательного эталонного напряжения, блоквыборки-хранения, информационный входкоторого соединен с выходом интегратора, а выход блока выборки-храненияподключен к третьему входу интегратора и первому входу компаратора, второй вход которого подключен к шиненулевого потенциала, а выход которогосоединен с входом запуска блока синхронизации, первый, второй, третий,четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющимивходами блока выборки-хранения, первого и второго ключей, регистра поразрядного уравновешивания и преобразователя кода в интервал времени,выход которого соединен с управляющимвходом третьего ключа, выход регистра поразрядного уравновешивания, являющийся выходом преобразователя,соединен с информационным входом преобразователя кода в интервал времени,накопительный конденсатор, подключенный между общей шиной и точкойсоединения первого и второго ключей,.введены дешифратор, коммутатор и кодоуправляемая резистивная матрица,причем выходы коммутатора подключены к соответствующим входам кодоуправляемой реэистивной матрицы, выход .которой соединен с третьим входом интегратора, информационные и управляЬщие входы коммутатора подключены соответственно к выходу положительнойи отрицательной полярности источникаэталонного напряжения и соответствующим выходам дешифратора, вход которого подключен к выходу преобразователя,На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя, на фиг,2 - временныедиаграмм, поясняющие его работу.Функциональный преобразователь содержит источник 1, эталонного напр.мения,ключи 2 и 3, интегратор 4, блок 5выборки-хранения, компаратор б, блокного преобразователя отличается отпервого только тем, что в каждом цикле второго этапа осуществляется дополнительное интегрирование интегра. тором 4 напряжения отрицательногоили положительного источника 1 эталонного напряжения в течение всеговремени цикла Тц через один из резисторов .кодо управляемой резистивнойматрицы 13. Причем, знак напряженияи номер подключаемого резистора К 16определяется кодом Й , полученнымв последнем цикле первого этапа преобразования (этот код запоминается вбуферном регистре дешифратора 14 ихранится в течение второго этапа пре образования),Таким образом, после окончаниявторого этапа преобразования функционального преобразователя, код на выходе регистра .8 поразрядного уравно- рвешивания определяется выражениемИх . Сх Ггде Е =ЙЕэзнак напряжения опреде 1ляется кодом Нх ФоРмула 4).Как следует из выражения5) выходной код й имеет две составляющие.Первая из них/ТкСх определяетсянакопительной емкостью СХ исследуемого конденсатора (или емкостного датчика ), а вторая, формируемая вновьвведенными в функциональный преобразОватель блоками,сопроЕ 1, Т Йативлеиием й и йабрлжением Е ( которие определяются, соответственно,кодом . ну, , пропорциональным измеряемой емкости Сх). Весь. диапазонизменения емкости СХ ( в случае иэ"менения емкости емкостного датчикаразбивается на поддиапаэоны, в каждом 46из которых при помощи дешифратора 14 и коммутатора 12 между входом интегратора 4 и выходом источника 1 эта лонного напряжения в течение всего времени цикла включается соответствующий этому поддиапазону резистор.В результате в каждом поддиапазоне значения емкости С к выходному коду, пропорциональному этой емкости, прибавляется или вычитается добавка, Совокупность всех добавок во всем диапазоне изменения СХ представляет собой кусочно-ступенчатую функцию, которой можно аппроксимировать различные нелинейные зависимости, Благодаря этому. в результирующую зависимость выходного кода й; от измеряемой емкости С может бить введена требуемая нелйнейност (методом ступенчатой аппроксимации).Таким образом, функциональный преобразователь может- быть использован для линеаризации нелинейноствй различных емкостных датчиков.На фиг.2 приведены кривые зависимостей выходного кода от измеряемой емкости, причем, кривая 1 - идеаль- наЯ зависимость йх от Сх, 2 - Реальная зависимость, содержащая нелинейность, 3 - ступенчато-аппроксими-рованная заданная нелинейность (формируемая с помощью дещифратора 14, коммутатора 12 и реэистивной матрицы 13); 4 - результирующая зависимостьот С).Технико-экономический эффект заключается в том, что предлагаемый преобразователь может быть использован непосредственно для линеаризации характеристик емкостных датчиков,при чем, создание до.олнительных блоков требует незначительных аппаратурных затрат и может быть реализовано с использованием деыевых резисторов.1