Устройство для кодирования сигналов частотных датчиков

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХСПУБЛИК А 1 09) (И) 51)5 Н 03 М ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ф ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Цифровые электроизмерительные приборы,/Под ред, В.М, Шляндина М,: Энергия, 1972, с, 111, р. 3-14.Авторское свидетельство СССР И 1336246, кл. Н 03 М 1/60, 1985(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ(57) Изобретение относится к информа ционно-измерительной технике и может быть использовано для получения цифрового кода, пропорционального изме ряемой частотным датчиком величине, с промежуточным преобразованием в частоту. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достига" ется.за счет того,что в устройство, содержащее частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействия, формирователь 3 интервала измерения, реверсивный счетчик б, выходной регистр 11, блок 13 памяти, аналого-цифровой преобразователь 14 введены счетчик 4, делитель 5 частоты, регистры 7-10, элемент 12 задержки. Введение указанных блоков позволяет корректировать код, формируемый реверсивным счетчиком 6, при помощи табличных значений, а записанных в блоке 13 памяти, и лианеризировать .характеристику преобразования. 1 з.п. ф"лы, 3 ил.С:Изобретение относится к информационно-измерительной технике и можетбыть использовано для получения цифрового кода, пропорционального измеряемой частотным датчиком величинес промежуточным преобразованием вчастотуЦель изоЬретения - повышение точности,На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 временные диаграммы; на Фиг. 3Функции преобразования.Устройство (фиг. 1) содержит частотный датчик 1, датчик 2 возмущающего воздействия, формирователь 3 интервала измерения, счетчик 1, дели"тель 5 частоты, реверсивный счетчик6, регистры 7, 8, 9, 10, выходнойрегистр 11, элемент 12 задержки,блок 13 памяти, аналого-цифровойпреобразователь 11, формирователь 3интервала измерения (фиг. 1) содержит элемент И 15-18,.элемент ИЛИ 19,генератор 20 опорной цастоты (ГОЧ),формирователь 21 измеряемого интерва па,Устройство работает следующим образомаНа цастотный датчик 1 действуютизмеряемая величина Р и возмущающее воздействие Р, В результате период Т частотного сигнала на выходечастотного датцика зависит как отзначения измеряемой величины, так иот значения возмущающего воздействия:т = Т(Р,ИЗО 40Возмущающее воздействие действуеттакже на датчик возмущающего воздействия 2, изменяя величину аналогового сигнала на его выходе, и,соответственно, на входе АЦП 1.45Частотный электрицеский сигналс выхода датчика 1 подается на формирователь 21 измеряемого интервалаФИИ (Фиг. 2,6), ФИИ вырабатывает сигнал в виде последовательности измеряемых интервалов единичной амплитуды,имеющих длительность, равную длительности заданного количества ипериодов частоты датчика, разделенных сигналом нулевой амплитуды дли 55тельностью вщ периодов этой частоты(фиг, 2 в),Во время измеряемого интервала вустройстве определяется предварительный код измеряемой величины, вычисляемый по одной из семейства градуировочных характеристик (фиг,3 а),снятых при нескольких разных значениях возмущающего воздействия, Впромежутках между измеряемыми интервалами осуществляется коррекцияпредварительного кода с использованием более подробной информации овозмущающем воздействии.Рассмотрим работу устройства вовремя измеряемого интервала, по переднему фронту которого обнуляетсяделитель 5, а в реверсивный счетци 6 заносится код предварительной установки,Единичный сигнал с ФИИ 21 поступает на старший адресный вход блока 13,представляющего собой ПЗУ, а также науправляющие входы регистра 7 и реги-стров 8, 9, переводя два последнихв Третье (отключенное от адреснойшины) состояние, а регистр 7 в активное состояние, В результате настаршем адресном входе регистра 10присутствует единица, на младшие адресные входы Ьлока 13, через регистр7 поступает код со старших разрядовреверсивного счетчика 6,.а на остальных адресных входах блока 13 устанавливается код старших разрядов АЦП 11,выставляемый регистром 10. Под действием единицного сигнала с ФИИ 21 запускается АЦП 14, а импульсы с ГОЧ 20проходят через элемент И 17 на тактовый вход делителя 5 (Фиг. 2 г), выполненного на накапливающем сумматоре.По переднему фронту каждого тактового импульса накапливающий сумматорприбавляет к своему содержимому число,выставляемое. на его информационныхвходах блока 13. При переполнении накапливающего сумматора на выходе переноса появляется импульс, который поступает. на счетный вход сцетчика 6и уменьшает (увеличивает) его содержимое на единицу.Содержимое счетчика представляетсобой старшие разряды кода измеряемойвеличины, младшие разряды.которогосоставляет содержимое накапливающегосумматора, Этот код изменяется в зависимости от числа 1 импульсов опорной частоты, поступивших за измеряемый интервал времени, в соответствиис одной из градуировочных характеристик, представленных на Фиг. За и полученных для разных .значений возму 5 156щающего воздействия. Нужное изменение кода измеряемой величины Р отчисла И импульсов опорной частотыобеспечивается тем, что число, прибавляемое накапливающим сумматором ксвоему содержимому на каждом такте,представляет собой вес одного импуль. -са опорной частоты в единицах изме.ряемой величины, определяемой по известной зависимости Р от И (фиг. 3 а).Вес импульса опорной частоты выставляется на входные шины делителя 5блоком 13.памяти (ПЗУ), где этотвес записывается заранее. В ПЗУ записаны веса импульсов для несколькихзависимостей (Фиг, 3 а), Выбор нужнойиз них и переход с одной на другуюосуществляется автоматически под действием старших разрядов кода возмущающего воздействия, поступающих сАЦП 11 на адресные входы ПЗУ черезрегистр 10,Поскольку зависимость измеряемойвеличины от числа И импульсов нелинейна (Фиг, За), вес одного импульса должен изменяться. В устройствеэто изменение обеспечивается тем,что адрес выбираемой ячейки ПЗУзадается старшими разрядами реверсивного счетчика 6, т.е. старшимиразрядами кода измеряемой величины,При этом всякое изменение содержимогоэтих разрядов приводит к изменениюадресуемой ячейки ПЗУ, и, соответственно, к замене на входе делителя5 прежнего веса импульса, записанногов ячейке, адресуемойранее, на новый,записанный в ячейке, адресуемой теперь.При таком способе адресации ПЗУиспользуется кусочно-линейная аппроксимация зависимости Р от И (фиг. 3 б).В пределах одного интервала линеариэации вес импульса постоянен, Переходс одного интервала линеаризации надругой происходит при изменении адресуемой ячейки. Следует отметить,что интервалы линеаризации в. данномслучае имеют одинаковые проекции наось Р,Таким образом, при изменении числаимпульсов опорной частоты М от Идо Икод измеряемой величины,образующейся в реверсивном счетчике 6и делителя 5 изменяется (фиг, 2 д)в соответствии с одной из зависимостей, представленных на фиг. 3 б, По7286 5101520253040455055 заданному Фронту сигнала с ФИИ 21 суммирование прекращается (фиг, 2 д) и в реверсивном счетчике 6 остается предварительный код измеряемой величины,Как следует из зависимостей, представленных на фиг. 3, диапазон, в котором может лежать количество И опорных импульсов, пришедших за измеряемый интервал времени при изменении Р от Рдо Рм , составляет му содержимое реверсивного счетчика 6 и делителя 5 при изменении Ы от 0 до11 л,кн не имеет принципиального значения, В устройстве код измеряемой величины на данном интервале может несколько раз пробежать весь диапазон от Р,стикс Ло Руинкак показанопунктирной пинией на Фиг, 2 д. Число предварительной установки реверсивного счетчика 6 (Р ) выбирается изнусловия, что код измеряемои величиныдолжен иметь значение Р , при 11 =11милнПосле окончания измеряемого интервала производится коррекция полученного кода измеряемой величины с использованием более подробной информации о значении возмущающего воздействия, Коррекция осуществляется эа счет добавления или вычитания поправки, соответствующей коду возмущающего воздействия, выдаваемому АЦП 11, и полученному на первом этапе предварительному коду. Прибавки заранее, определяются по двумерным градуировочным характеристикам частотного датчика и заносятся в ПЗУ в виде таблицы.Процесс температурной коррекциипроисходит следующим образом. Нулевымсигналом с ФИИ регистрпереводится втретье состояние, а регистр 8 и регистр 9 - в активное состояние, Одновременно, по заднему Фронту сигнала с ФИИ, в регистр 8 заносятся старшие разряды предварительного кода иэмеряемои величины с выходов реверсивногосчетчика 6. В результате на старшемадресном входе ПЗУ устанавливается"0" с выхода ФИИ 21, на последующиеразряды входа поступает код АЦП с выходов регистров 1 О и 9, а на оставшихся младших адресных входах устанавливаются старшие разряды предварительного кода измеряемой величины, поступающие с регистра 8, Адресованнойоказывается та ячейка ПЗУ, из половины ПЗУ отведенной под таблицу поправок, которая соответствует вычисленному на первом этапе (нескорректированному) коду измеряемой величиныи всем разрядам кода возмущающеговоздействия. Таким образом, на выходе ПЗУ выставляется код температурной поправки, Старший разряд кодапоправки является знаковым,Код температурной поправки (беззнакового разряда) записывается всчетчик Ч под действием заднего фронта сигнала ФИИ, проходящего черезэлемент 12 задержки (фиг, 2 е). Поокончании записи на выходе сцетцика чпоявляется единичный потенциал, поддействием которого импульсы опорнойчастоты проходят церез элемент И 18на вычитающий тактовый вход счетцика ч и на один из тактовых входов(вычитающий или суммирующий) реверсивного счетцика 6, в зависимостиот того, клкой из элементов 15 или16 открыт под действием старшего разряда ПЗУ. Импульсы будут идти церезэлемент И 18 до тех пор, пока не обнулится счетчик 4 и не исчезнет единицный сигнал на его выходе. На этомэтап температурной коррекции заканчивается, По заданному фронту сигнала с счетчика ч скорректированное значение кода измеряемой величины запишется в выходной регистр 11, акод АЦП 1 ч в регистры 9 и 10. Затемначинается следующий цикл измерения.Диаграмма работы АЦП 14 показанана фиг. 2 и, Он начинает преобразование по переднему фронту измеряемогоинтервала и должен закончить преоЬразование к моменту прихода заднегофронта сигнала с выхода счетцика Ч(фиг, 2 и),При подготовке устройства к работес конкретным частотным. датчиком вы-.полняются следующие операции.По специальной программе, исходными,данными для которой являются двумерная градуировочная .характеристикачастотного датчика и требуемая точность, на ЭВИ выциспяется:. цислопредварительной установки; веса импуЛьсов опорной частоты для нескольких градуировоцных характеристик,снятых при разных температурах; таблица температурных поправок,. Составляется карта прошивок ПЗУ,.одну по 5101520 ловину которого занимает таЬлица температурных поправок, а другую - веса импульсов опорной частоты. Программируется и вставляется в устройствоПЗУ, а также коммутацией входов реверсивного счетчика 6 устанавливается число предварительной установки.Следует отметить, что число предварительной установки в данном устройстве одно для всех разнотемпературных градуировоцных характеристик, Это свойство ооеспечивается тем, цто диапазон изменения кода счетцика 6 выбирается несколько большим, чем диапазон изменения кода измеряемой величины и на появляющихся за счет этого "лишних" интервалах линеаризации веса импульсов выбираются таким образом, цтобы обеспечивалось равенство чисел предварительной установки всех разнотемпературных градуировоцных характеристик (фиг. 3 б). Формула изобретения1. Устройство для кодирования сиг"налов частотных датчиков, содержащееблок памяти, выходной регистр, выходыкоторого являются выходной шиной устроиства, частотный датцик, вход которого является входной шиной устройства, а выход подключен к первомувходу Формирователя интервала измерения, первый и второй выходы которого 35 подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчикасоответственно, датчик возмущающеговоздействия, вход которого являетсядополнительнои входной шиной, а вы ход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразовате"ля, отличающееся тем.,цто, с целью повышения точности,.введены делитель, частоты, элемент за держки, счетчик и первый, второй,третий и четвертый регистры, выходыкоторых подключены к соответствующимвходам", кроме старшего, блока памяти,старший вход которого объединен свходом элемента задержки, входамиразрешения первого и второго регистров, входами занесения второго и третьего регистров, тактовым входом аналого-цифрового преобразователя вхо-.удом занесения реверсивного счетчика,входом установки в "0" делителя частоты и подключен к третьему выходуформирователя интервала измерения,10 четвертый и пятый выходы которогоподключены к тактовым входам делителячастоты и счетчика соответственно,второй и третий входы подключены квыходу делителя частоты и старшемувыходу блока памяти, соответстенно,а четвертый вход объединен с входами занесения третьего, четвертого ивыходного регистров и подключен квыходу заема счетчика, вход занесения которого подключен к выходу элемента задержки, информационные входыобъединены с соответствующими.информационными входами делителя частоты 15и подключены к соответствующим выходам блока памяти, информационныевходы второго регистра объединены ссоответствующими старшими информационными входами первого регистра, информационные входы которого объединены с соответствующими старшими информационными входами выходного регистра, информационные входы которогообъединены с соответствующими информационными входами первого регистраи подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, информационные входы которого являются шинойзадания начального кода, информационные входы третьего и четвертого регистров подключены к соответствующимстаршим и младшим выходам аналогоцифрового преобразователя соответственно,2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь интервала измерения выполнен наФормирователе измеряемого интервала,генераторе опорной частоты, четырехэлементах И и элементе ИЛИ, выходкоторого является вторым выходом блока, первый вход является вторым входом блока, а второй вход подключенк выходу первого элемента И, первыйи второй входы которого объединеныс первым и вторым входами второгоэлемента И, выход которого являетсяпервым выходом 5 лока, а первый входявляется третьим входом блока, выход третьего элемента И подключен к,второму входу второго элемента И иявляется пятым выходом блока, первый вход третьего элемента И является четвертым входом блока, а второйвход оЬъединен с первым входом четвертого элемента И и подключен квыходу генератора опорной частоты,вход формирователя измеряемого интер- .вала является первым входом блокаа выход подключен к второму входучетвертого элемента И и является третьим выходом блока, выход четвертогоэлемента И является четвертым выходом блока,-издательский комбинат "Патент, гПроизводст агарина,101 Заказ 1165 Тираж 668 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб л1/5