Устройство коррекции частотных преобразователей

(и) 49395 Савв Советскик Севвлистическик Ресиублик(23) ПриоритетОпубликовано 30.11.75. Бюллетень Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий, Островски 71) Заявитель ензенскии филиал Всесоюзного научно-исследовательско технологического института приборостроения54) УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИ СТОТНЪХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ 2 литель авления Изобретение относится к области измерительной техники, автоматики и вычислительной техники,Известно устройство коррекции частотных преобразователей, содержащее частотный преобразователь, подключенный через схему совпадения, управляющий вход которой соединен с устройством управления, и счетчик к входу селекторов временных интервалов, другой вход которого через де частоты соединен с устройством упр и генератором опорной частоты,Цель изобретения - повышение точности и упрощение.Для этого выход селектора временных интервалов подключен к входам двух дополнительных схем совпадения, другие входы которых соединены соответственно с выходом устройства управления и выходами делителя частоты, причем выход первой дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные первый дополнительный счетчик и преобразователь кода в частоту подключен к управляющему входу аналогового ключа коррекции крутизны частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора входного сигнала, а выход второй дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные второй дополнительный счетчик и преобразователь кода во временной интервал подключен к управляющему входу аналогового ключа коррекции начальной частоты частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора опорного сигнала.Функциона.пьная схема устройства коррекции приведена на фиг. 1 и содержит схемы 1, 2, 3 совпадения, основной счетчик 4, селектор 5 временных интервалов, устройство 6 управ ления, делитель 7 частоты, генератор 8 опорной частоты, дополнительные счетчики 9, 10, преобразователь 11 код в часто, преобразователь 12, код в временн интервал, аналоговый ключ 13 коррекции крутизны частот ного преобразователя, аналоговый ключ 14коррекции начальной частоты частотного преобразователя, интегратор 15 опорного сигнала, выходы 16, 17 и 18 делителя 7. 20 Для упрощения последующих рассужденийрассмотрим коррекцию на примере корректирования мультипликативной и аддитивной погрешностей развертывающего преобразователя разбаланса резистивного моста в пропор циональное изменение частоты следования импульсов, структурная схема которого приведена на фиг. 2 - и включает в себя резистивный мост 19, дифференциальный уси.питель 20, интегратор 21, сравнивающее устройство 22, ре зисторы 23, 24, 25, 26 обратйой связи, 4939153Если сопротивления резисторов противоположных плеч моста при изменении входного воздействия изменяются в противофазе, функция преобразования рассматриваемого преобразователя имеет следующий вид:ЧК,К+ К,(1)4 (1 - К,)где И=Я/Р - относительное изменение сопротивления плеча моста, т - постоянная вре мени интегратора, К - коэффициент усиления усилителя 20,1 хз + Рх 1 1 х;1На фиг. 3 приведены временные диаграммы выходных напряжений интегратора - )и устройства сравнения - 1,.Начальное значение частоты преобразователя 1 р определяется из выражения (1) при 20 И=О и равно(2) В устройстве начальная частота корректируется с помощью задержки момента начала интегрирования сигнала УОК 1 на время 1, в каждый полупериод работы преобразователя, какпоказано на фиг. 4, Здесь Р, - напряжениена неинвертирующем входе интегратора, В З 0этом случае выражение (2) приобретает вид:е -К,(3)4-. (1 - К) + 2 К,1,Задержка интегрирования осуществляется с 35помощью аналогового ключа 14, которыйвключается в разрыв цепи в точке А (фиг.2),Коррекция крутизны функции преобразования 5 производится при скорректированнойначальной частоте о путем периодического отключения на время 1 сигнала, пропорционального значению преобразуемого параметра, поступающего на инвертирующий вход интегратора 21, Коммутация указанного сигнала производится с определенной частотой коррекции 45крутизны /,1, Временная диаграмма изменениянапряжения , питания моста помещена нафиг. 5, Закон изменения напряжения на инвертирующем входе интегратора - аналогичен, с той лишь разницей, что его амплитуда 50равна ИК. Здесь же (фиг, 5) приведенадиаграмма изменения выходного напряженияК, интегратора соответствующая работе интегратора при скорректированной начальнойчастоте и скорректированной крутизне функции преобразования 5. Если закрывать ключ,установленный в точку А (на фиг. 2), каждыйраз на время 1 о с частотой коррекции /, тофункцию преобразования (выражение 1) можно представить в виде: б 0И ка (1 - ХА) + Квых . - (44 (1 - К,) - , 2 К 1,Из последнего выражения следует, что крутизна 5 функции преобразования зависит от б 5частоты корректирующих импульсов к (при /О = сопз 1),Рассмотрим работу схемы коррекции в случае корректирования начального значения частоты 10 (см. фиг, 1), При нулевом входном сигнале времязадающие элементы преобразователя должны иметь такие значения, чтобы при отсутствии коррекции значение выходной частоты преобразователя 10 было бы больше требуемого номинального значения 1 ос, а крутизна преобразования была бы также больше требуемого поминального значения крутизны,При подаче команды коррекции, устройство 6 управления запускает делитель 7 частоты и подает разрешающие потенциалы на входы схем совпадения 1 и 3. Вследствие этого основной счетчик 4, емкость которого равна У, через схему 1 совпадения производит подсчет импульсов выходной частоты интегратора 15.Через промежуток времени Р =У//о счетчик заполнится, импульс переполнения с него поступит на селектор 5 временных интервалов.Как было отмечено выше, одновременно с началом счета импульсов 1 О счетчиком 4 был осуществлен запуск делителя частоты 7. Коэффициент деления делителя 7 по выходу 16 таков, что через время /"=У/ов с его выхода 16 поступит импульс на селектор 5. Если 1 Ф 1" (т. е. /юнФо), то на выходе селектора 5 появится импульс длительностью, ./ох Л,Импульс длительностью Ж, с выхода селектора 5 поступит в качестве управляющего на схему 3 совпадения. Теперь через схему 3 совпадения на счетчик 10 в течение времени Л 1, будут поступать импульсы с выхода 18 делителя частоты 7, частота которых ,РО,=10/2 У, после чегО в счетчике 10 ОкажетЛ.Охся записанным число У,= -- , или с учетом2 Фвыражения (5)(6)У 1 представляет собой код промежутка времени 10 на который необходимо задерживать начало интегрирования опорного сигнала, поступающего на неинвертирующий вход интегратора 21 (см. фиг. 2) в каждом полупериоде преобразования, с тем чтобы значение реальной начальной частоты 1, оказалось равным ее номинальному значению /О, С записью в счетчик 10 числа Уь процесс корректирования начальной частоты преобразователя заканчивается. После окончания корректирования / в процессе корректирования крутизны функции преобразования, или в процессе преобразования входного воздействия преобразователь 12 код - временой интервал, синхронизируемый выходным напряжением преобразователя 15, в начале каждого полупериода преобразования выдает импульс длительностью 1 на управляющий вход клокоча 14, в результате чего прото получим 45 к - в1о При работе схемы коррекции в режиме измерения входного параметра схемы 2 и 3 совпадения закрыты, Преобразователь 15 производит преобразование входного параметра в частоту следования импульсов. За счет того что в счетчиках 10 и 9 хранятся значения кодов У и У, соответственно в каждом полупериоде преобразования производится задержка интегрирования опорного сигнала КоК по неинвертирующему входу интегратора на время 1 и отключение на время о напряжения, несуцего информацию о значении входного пара метра, от инвертирующего входа интеграторас частотой , В этом случае напряжения на входах интегратора будут .изменяться в соответствии с диаграммами У, (см. фиг. 5) (на неинвертирующем входе) и К (см, фиг. 5) (на 55 инвертирующем входе), Процесс преобразова 5исходит задержка начала интегрирования опорного сигнала на время 1, в каждом полу- периоде выходной частоты преобразователя,На втором этапе коррекции производится корректирование крутизны 5 функции преобразования. Как указывалось ранее, для изменения крутизны требуется изменять частоту корректирующих импульсов, подаваемых на управляющий вход ключа 13. Для получения исходной информации к входу преобразователя подключается источник колиброванного воздействия,Устройство 6 управления так же, как и при корректировании начальной частоты, запускает делитель 7 частоты, а на схемы 1 и 2 совпадения подает разрешающий потенциал. Вследствие этого основной счетчик 4 (с емкостью У) через схему 1 совпадения производит подсчет импульсов выходной частоты интегратора 15, Через промежуток времени=У/Р счетчик заполнится, импульс переполнения с него поступит на селектор 5 временных интервалов. Одновременно с началом счета импульсов Р счетчиком 4, осуществляется запуск делителя 7 частоты. Коэффициент деления делителя 7 по выходу 16 в случае корректирования крутизны преобразователяРтаков, что через время 1 г =У/Рвыхт (Рвынт - номинальное значение Р при скорректированной крутизне преобразования) с его выхода 16 поступит импульс на селектор 5. ЕслиМЬ, (т. е. РвыхтФРвых), то на выходе селектора 5 появится импульс длительностью В этом выраженииоЯтККв (1 - Ео) Квых - 4 (1 К ) + 2 Ксоответствует выражению (3) при И=Иа Рных получено из (3) с учетом=О, т. е,И КК+К4". (1 - К) + 2 КДИмпульс длительностью М, с выхода селектора 5 поступит в качестве управляющего на схему 2 совпадения. Теперь через схему 2 совпадения на счетчик 9 в течение времени Л 1, будут поступать импульсы с выхода 17 делителя частоты 7, частота которых о после чего в счетчике 9 окажется записанным число У=Л 181 он У, которое представляет собой код частоты коррекции ,. С записью в счетчике 9 числа Уо процесс корректирования крутизины функции преобразования преобразователя 15 прекращается. После окончания корректирования, в процессе преобразования входного воздействия, преобразователь 11 код в часто непрерывно подает импульсы длительностью 1 о с частотой 1 н коРРектиРования крутизны Ь на управляющий вход ключа 13, в результате чего о:уществляется периодическое прекращение интегрирования напряже 5 10 15 20 25 30 6ния, пропорционального входному воздеиствию, т. е. осуществляется корректированиекрутизны 5 функции преобразования.Для определения значения частоты корректирования условимся, что У импульсов частоты Рвы, счетчик 3 подсчитает за некотороевремя Ь-, т. е,о 1 тККа (1 Уко) + К (рЮ вых т1 1 К ) 2 К сТогда то же самое количество импульсов У,но уже частоты преобразователя Р при нескорректированной крутизне, счетчик 3 подсчитывает за время Ь - М, откуда/: -и Юз Рвых Рм /5) ХойтКК, + К, (9)4; (1 - К,)+ 2 КПрировняв правые части (8) и (9) и решивУРавнение относительно 1 н, полУчим:отККа +д (10)1 тКК 2 Оя Если М, закодировать некоторым количеством Уо импульсов частоты ,н, т. е,Д,= Ф,он и переписать (10) с учетом (11), получим:о 1 тККв + К фв (12)ой КК,1 л,В этом выраженииойтККв+ К= сопз 1оР ККСледовательно, если выбрать коэффициент деления делителя 7 по выходу 17 таким, чтобымодуль частоты импульсов на этом выходебыл равнымния значения входного параметра в частоту протекает следующим образом. Напряжение Уо с выхода преобразователя 15 (см. фиг, 5) подается на схему 1 совпадения. Устройство 6 управления открывает схему 1 совпадения на время измерения Т,. Счетчик 4 производит подсчет импульсов выходной частоты преобразователя 15 затем полученное значение кода дешифрируется и подается на цифровое отсчетное устройство в единицах входного па раметра (дешифратор и цифровое отсчетное устройство на схеме не показаны).Предмет изобретенияУстройство коррекции частотных преобразо. вателей, содержащее частотный преобразователь, подключенный через схему совпадения, управляющий вход которой соединен с устройством управления и счетчик к входу селекторов временных интервалов, другой вход ко торсго через делитель частоты соединен с устройством управления и генератором опорной частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в нем выход селектора временных интервалов подключен к входам дополнительных схем совпадения, другие входы которых соединены соответственно с выходом устройства управления и вгяходами делителя частоты, причем выход первой дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные первый дополнительный счетчик и преобразователь кода в частоту подключен к управляющему входу а налогового ключа коррекции крутизны частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора входного сигнала, а выход второй дополнительной схемы совпадения через последовательно соединенные второй дополнительный счетчик и преобразователь кода во временной интервал подключен к управляющему входу аналогового ключа коррекции начальной частоты частотного преобразователя, включенного в цепь подачи на вход интегратора опорного сигнала.Корректор Е. Хмелева Редактор В, Булдаков Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1044(8 Изд.2073 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5