Устройство для вычисления функции линеаризации

)Заявлен 923356/18-2 3М, Кл.С 06 3 3/00С 06 Р 15/353 Государственный комитет СССР ео делам изобретений и открытийс присоединением заявк 3) Приоритет Опубликовано 150 232, Бвллетен 3) УДК 6 (088. 8 ата опубликования описания 150 И. Рудковский, П, Ф, Головченк К, Редько, В. В. Левчук и В. И(51) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ФУНКЦИИ ЛИНЕАРИЗАЦИИ еоб азова ля формировасодериащее я ы, смеситеее алого- единенный ода лизнака тольци-,о ления ре а, а вы- входом ыходом ора, приого реИзобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для вычисления функцийлинеаризации выходных характеристикпервичных измерительных преобразователей и для дискретной записи с минимальной избыточностью информациисигналов, характеризующих физическиепроцессы в различных автоматизированных системах управления технологическими процессами.10Известно устройство дния Функции линеаризациигенератор опорной частотли и полосовые Фильтры Я ,Недостатком устройства являетсяограниченная область применения,так как это устройство позволяетопределять Функцию линеаризациико частотных датчиков с дифференальным выходом.Известно такие устройство для вычисления Функции линеаризации, содержащее аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговые пр ртели, реверсивные счетчики, генерато импульсов, блок памяти, элементы задержки и элементы И, триггер и компаратор 2,Недостатком данного устройства является ограниченная область применения, так как оно может быть ис. пользовано только для первичных измерительных преобразователей с ре улируемыми коэффициентами передачи.Наиболее близким к изобретениювляется устройство для вычисления функции линеаризации, содер регистры памяти, ключи и ан цифровой преобразователь, с аналоговым входом с шиной в неаризации сигнала, выходом приращения - с входом управ версом реверсивного счетчик ходом параллельно кода - с первого ключа, подключенног к установочному входу сумма чем информационный вход пер90583гистра памяти соединен с кодовым выходом счетчика импульсов, а управляющий вход второго регистра памяти подключен к выходу блока сравнения кодов, входу элемента задержки, упоавляющим входам двух коммутаторов, соединенных информационными входами через соответствующие ключи с выходами первого и второго регистров памяти, выходом реверсивного счетчика 10 и выходом счетчика импульсов, подключенного входом общения к входу обнуления реверсивного счетчика и к выходу элемента задержки, а счетным входом к выходу генератора импульсов и входу делителя частоты, соединенного управляющими входами с выходами коммутаторов,а выходом " со счетным входом дополнительного реверсивного счетчика, подключенного выходом к входу цифроаналогового преобразователя и к информационному входу сумматора, соединенного выходом с первым входом блока сравнения кодов, подключенного вторым входом к шине установки мак- д симально-допустимой погрешности линеаризации, причем выход число-импульсного кода приращения аналогоцифрового преобразователя соединен со счетным входом реверсивного счетчика а выход параллельного кода преобразователя подключен к информационному входу второго регистра и через первый ключ к установочному входу дополнительного реверсивногосчетчика С 33 .35Недостатком этого устройства является сложность технической реализации вычисления функции линеаризации характеристик первичных измерительных40 преобразователей.Целью изобретения является упрощение устройства.сС этой целью устройство для вы- числения функции линеаризации включающее регистры памяти, ключи и аналого-цифровой преобразователь, соединенный аналоговым входом с шиной ввода линеаризуемого сигнала, выходом знака приращения - с входом управления реверсом реверсивного счетчика, в выходы параллельного кода - с входом первого ключа, подключенного выходом к установочному входу сумматора, причем информационный вход первого регистра памяти соединен с кодо вым выходом счетчика импульсов, а управляющий вход второго регистра памяти подключен к выходу блока сравне 1 4ния кодов и к входу элемента задержки, содержит триггер, элемент И и блок деления, соединенный первым входом с выходом сумматооа, вторым входом - с шиной установки максимально допустимой погрешности линеаризации, а выходом - информационным входом третьего регистра памяти, подключенного управляющим входом к выходу элемента задержки, а выходом - к первому входу блока сравнения кодов и к информационному входу сумматора, соединенного входом реверса знака суммирования с выходом знака приращения аналого-циФрового преобразователя и со счетным входом триггера, а входом разрешения суммирования - с первым входом элемента И, счетным входом счетчика импульсов, входом обнуления реверсивного счетчика и с выходом блока сравнения кодов, второй вход которого подключен к кодовому выходу реверсивного счетчика, соединенного счетным входом через второй ключ с выходом число-импульсного кода приращения аналого-цифрового преобразо,вателя, подключенного входом опорного кода к шине ввода кодовых Эквивалентов эталонного сигнала и к информационному входу второго регистра па- мяти, а управляющий вход первого регистра памяти соединен с выходом элемента И и с установочным входом триггера И.Кроме этого, аналого-циФровой преобразователь содержит генератор импульсов, элемент И, реверсивный счетчик, цифроаналоговые преобразователи и компаратор, первый вход и выход которого являются соответственно аналоговым входом и выходом знака приращения аналого-циФрового преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого является входом опорного кода аналого-цифрового преобразователя, а аналоговый вход подключен к выходу второго ,цифроаналогового преобразователя, соединенного цифровым входом с выходом реверсивного счетчика, подключенного входом управления реверсом к выходу компаратора и к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов, а выходом - со счетным входом реверсивного счетчика, причем выход элемента М и выход реверсивного счетчика являются соответственно вы905831 6 Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, соединенный аналоговым входом 2 с шиной 3 ввода линеаризуемого сигнала, выходом 4 знака приращения - с входом управления реверсом реверсивного счетчика 5, а выходом 6 параллельного кода с входом первого ключа 7, подключенного выходом к установочному входу сумматора 8. Информационный вход первого регистра 9 памяти соединен с кодовым выходом счетчика 10 импульсов, а управляющий вход второго регистра 11 памяти подключен к выходу блока 12 сравнения кодов и к входу элемента 13 задержки. Блок деленияо14 соединен первым входом с выходом сумматора 8, вторым входом - с шиной 15 установки максимально допустимой погрешности линеаризации, а выходомс информационным входом третьего регистра 16 памяти. Регистр 16 подключен управляющим входом к выходу элемента 13 задержки, а выходом - к первому входу блока 12 сравнения кодов и к информационному входу сумматора 8. Сумматор 8 соединен входом реверса знака суммирования с выходом 4 знака приключения преобразователя 1 и со счетным входом триггера 17, а входом разрешения суммирования - с первым входом элемента И 18, счетным входом счетчика 1 О импульсов, входом обнуления реверсивного счетчика 5 и с выходом блока 12 сравнения кодов. Второй вход блока 12 подключен к кодовому выходу реверсивного счетчикаф5соединенного счетным входом через второй ключ 19 с выходом 20 число- импульсного кода приращения преобразователя 1, подключенного входом 21 опорного кода к шине 22 ввода кодовых эквивалентов эталонного сигнала и к информационному входу регистра 11. Управляющий вход регистра 9 соединен с выходом элемента И 18 и с установочным входом, триггера 17, выход которого подключен к второму входу элемента И 18. Аналого-цифровой преобразователь 1 содержит гене. ратор 23 импульсов, элемент И 24, реверсивный счетчик 25, цифроаналого. 45 50 55 При этом Функция линеэриэациипредставляется начальным значениемОо 1 опорного сигнала аналогсц.цифрового преобразования, последователь"ностью значений йзО - Из) кодовыхэквивалентов линеаризации функциив узлах аппроксимации и знаком приращения величины +ЬОо = Оо"о(-4) при переходе с одного участка аппроксимации на другой,Устройство работает следующимобразом.Перед началом вычислений все регистры памяти, счетчики и сумматор ходом число-импульсного кода приращения и выходом параллельного кода аналого-цифрового преобразователя.На чертеже изображена блок-схема устройства для вычисления функции линеаризации. 5 10 15 20 25 30 35 40 вые преобразователи 26 и 27 и компа-.: ратор 28. Первый вход и выход компаратора 28 является соответственно аналоговым входом 2 и выходом 4 знака приращения преобразователя 1, а второй вход компаратора 28 соединен с выходом первого цифро-аналогового преобразователя 26, цифровой вход которого является входом 21 опорного кода преобразователя 1, а аналоговый вход подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя 27, Цифровой вход преобразователя 27 соединен с выходом счетчика 25, подклю" ченного входом управления реверсом к выходу компаратора 28 и к первому входу элемента И 24, Элемент И 24 соединен вторым входом с выходом генератора 23 импульсов, а выходомсо счетным входом счетчика 25. Выход элемента И 24 и выход счетчика 25 являются соответственно выходом 20 число-импульсного кода приращения и выходом 6 параллельного кода преобразователя 1.Принцип действия устройства основывается на том, что на вход первичного измерительного преобразователя функцию линеаризации которого нужно вычислить) подают эталоны х Физической преобразуемой величины к и аппроксимируют линеаризуемую функцию О его выходного сигнала и линейными уастками таким образом, чтобы величины угловых коэффициентов К и К,1 на смежных 1-ом и (1 + 1)-ом участкЬх отличались в процентном отношении на величину заданной максимально" допустимой погрешности о линеариза"3 цииобнуляются, Вычсленные функциилинеаризации начинают с определения начального значения 11 и Я ОПОР(40 го сигнала Мои на учас гке ха(о) хз(1) з для чего нажатием пусковой кнопки (на чертеже на изображена) коатковременно размыкают ключ 19 и замыкают ключ /, Гоатветственно с этим обрывается связь счетного входа счет чика 5 с выходом 20 число-импульсного кода приращения преобразователя 1, а установочный вход сумматора 8 подключается к выходу б параллельного кода, преобразователя 1 (на время удержания кнопки в нажатом состоянии). Одновременно с этим подают на вход первичного измерительного преОбразОвателя эталОн хи на пи ну 22 устройство соответствующийэтому эталону кодовый эквивалентМ,(,) . Выходной сигнал О з(л) измерительного преобразователя с шины 3 устройства поступает на аналоговый вход 2 аналого-циФрового преобразователя 1, В результате появившегося на выходе компаратора 28 сигнала, вызванного разбалансом на егоХЬ гвходах сигналов Охват и О (где О - выходное напряжение преобразователя 26), счетчик 25 начинает заполняться импульсами с выхода генера тора 23 до совпадения сигналов на входах компаратора 28, при этом величина кода на выходе 6 преобразователя 1 (т,е, код счетчика 25) станет равной26,2(О з(4) 14И (,"з(г) О 2Л 4 О где О - опорное напряжение на аналоговом входе преобразователя 272 Р(4, и (4(л, - количество дискретных уровней, формируемых преобразоЯвателями 26 и 27.Показание й (4) счетчика 25 заносится в сумматор 8 и представляет собой первое слагаемое, неизменяющееся в течене всего процесса вычислений. При этом в регистр 16 через5 О блок деления 1(4 запишется г 1 ервоезначение приращения(4 оп )где 5- величина максимально-допустимой погрешности линеаризации, вводимой в делитель 11( с пины 15 г,После Отпуска(4 ия пусковои кнопки ключ 7 размыкается, а ключ 19 замыкается и далее на вход измеритель ного преобразователя и на шину 22 начинают подавать последовательно в порядке нарастания значений этало- НЫ ХЗ(2) з , ХЗз) И СООтВЕтетауещие им кодовые эквиваленты (4 з(2)Оз(,1, Если пРи поДаче каждой ПарЫ ЗНаЧЕНИй ХЗ з (4 З(2) зХЗуравновешивание сигналовО , ( ), 14 в(4) поступающих на входы 2 и 21 аналогоцифрового преобразователя 1, достигается в результате изменения кода в счетчике 25 на величину бЯ(,(4 ои (41чаи ( -Гто считают линеаризуемой выходной сигнал первичного измерительного преобразователя линейным на участке Из(З(41 - О .з(р) в пределах допустимой погрешности 5 линеаризации.При этом сравнение текущего значения ПРИРаЩЕНИЯ Ь Х з фоРМИРУЕМОГО В счетчике 5, с максимально допустимым значением Моим для первого участка Оз(л 1 - Охам линеаризации, хразнимым в регистре 16, осуществляется блоком 12 сравнения кодов. Если при каком-то (1 + 1)-ом значении пары эталонов х , (4 з(, ) в счетчике 5 сформируется число, равное максимально допустимому приращению ( Ми , то сработает блок 12, сигнал на выходе ко(орого зафиксирует конец первого линейного (в пределах Б) участка выходной характеристики О = Г(хз), По сигналу с выхода блока 12 произойдет запись в регистр 11 узлового значения Н (,) , поступление одного счетного импульса в счетчик 1 О; обнуление счетчика 5;формирование в сумматоре 8 нового рЕЗуЛЬтата (4(;(з(2) = 1 з 1,и Я + Ь)4 Ои( запись в регистр 16 через делитель 144 нового максимально допустимого для второго участка приращения(4 сьев (2)и,((зза запись прр"оиизводится через временной интервал, определяемый элементом 13 задержки); поступление сигнала на один вход элемента И 18, Однако сигнал разрешения записи в регистр 9 на выходе элемента И 18 появится в том случае,если перед поступлением импульса с выхода блока 12 знак приращенияЬМО на последующем участке сменится на противоположный по отношению к знаку приращения на предыдущем уцастке. Еаждая смена знака на выходе преобразователя 1 вызывает перекпюцение триггера 17, а появление сигнала на выходе элемента И 18 возвращает триггер 17 в исходное нулевое" 10 состояние. При дальнейшем формировании пар значений эталонов х;+ ц 1 .х ,1, М ,1 устройство работает аналогично описанному.Таким образом, после окончания 15 вычисления функции линеаризации полная функция линеаризации задана значениями Функции М в узлах линеаризации (записанными в регистр 1) и порядковыми номерами линейных 20 уцастков, на которых необходимо сменить знак приращения 6 Йои (в начале градуированной шкалы приращение й Мои(л)0 во всех случаях, так как определение начального значения 25 й ,) производят с нуля) . Порядковые номера К записываются в регистр 9Для получения истинного значения преобразуемой физической величины х З 0 при эксплуатации первичного измерительного преобразователя с нелинейной выходной характеристикой О =1(х) подклюцают его выход к входу преобразователя 1,устанавливают начальное значение й , опорного сигнала (коэффициент аналого-цифрового преобразователя) и по мере получения на выходе 6 преобразователя 1 узловыхЗфзначений й , изменяют величину40 опорного сигнала на входе 21 преобразователя 1,Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позво 45 ляет упростить техницескую реализацию выцисления функции линеаризации, что, в частности, объясняется умень,шением количества Формируемых и хранимьх параметров Функции линеариза 50 ции, так как в известном Функция линеаризации задается большей совокупностью параметров таких координат узлов аппроксимации, как знацения линеаризуемой Функции, значения вре 55 менных интервалов между узлами, велицины и знаки приражения линеаризуемой Функцли. Указанное обстоятельство и обуславливает возможную техни ко-экономическую эффективностьустройства.Формула изобретения1. Устройство для вычисления Функ" ции пинеаризации, содержащее регистры памяти, ключи и аналого-циФровой преобразователь, соединенный аналоговым входом с шиной ввода линеаризуемогс сигнала, выходом знака приращения - с входом управления реверсом реверсивного счетчика, а выходы параллельного кода - с входом первого ключа, подключенного выходом к установочному входу сумматора, причем информационный вход первого регистра памяти соединен с кодовым выходом счетчика импульсов, а управляющий вход второго регистра памяти подключен к выходу блока сравнения кодов и к входу элемента задержки, о т л и ч а ю ц 1 е е с я тем, цто, с целью упрощения устройства, оно содержит триггер, элемент И и блок деления, соединенный первым входом с выходом сумматора, вторым входом с шиной установки максимально допустимой погрешности линеаризации, а выходом - информационным входом третьего регистра памяти, подкпюценного управляющим входом к выходу элсмента задержки, а выходом - к первому входу блока сравнения кодов и к:лнформационному входу сумматора, соединенного входом реверса знака сумми" рования с выходом знака приращения аналого-цифрового преобразователя и со счетным входом триггера. а входом разрешения суммирования с первым входом элемента И, сцетным входом сцетцика импульсов, входом обнуления реверсивного счетчика и с,выходом блока сравнения кодов, второй вход которого подклюцен к кодовому выходу реверсивного сцетчика, соединенного счетным входом через второй ключ с выходом число-импульсного кода приращения аналого-цифрового преобразо" вателя, подключенного входом опорно"- гс кода к шине ввода кодовых эквивалентов эталонного сигнала и к информационному входу второго регистра памяти, а управляюций вход первого регистра памяти соединен с выходом элемента К и с установочным входом триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И.905831 Составитель С.КазиновРедактор Л.Повхан Техред Ж.Кастелевич Корректор А.Ференц Заказ 367/65 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Б, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,2, Устройство по п. 1 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что аналогоциФровой преобразователь содержит генератор импульсов, элемент И, реверсивный счетчик, циФроаналоговые преобразователи и компаратор, первый вход и выход которого являются соответственно аналоговым входом и выходом знака приращения аналого-циФрового преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого циФроаналогового преобразователя, цифровой вход которого является входом опорного кода аналого-циФрового преобразователя, а аналоговый вход подключен к выходу второго циФроаналогового преобразователя, соединенного циФровым входом с выходом реверсивного счетчика, подключенного входом управления реверсом к выходу компаратора и к первому входу элемента И,соединенного вторым входом с выходомгенератора импульсов, а выходомсо счетным входом реверсивного счетчика, причем выход элемента И и выход реверсивного счетчика являютсясоответственно выходом число-импульсного кода приращения и выходом параллельного кода аналого-циФрового пре-О образователя,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРИ 754442, кл. С 06 С 7/26, 1978 .2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 27866418/18-24,кл. 0 06 1 3/00, 1979 .3. Авторское свидетельство СССР2 о И 742914, кл. Б 06 Г 3/00, 1977