Преобразователь перемещения в частотно-временной сигнал

Сфез СоветсиикСфциалистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 868809(5)М, Кл,6 08 С 9/00 Ьеударетаееый комитат СССР аф дааам взобретеккк и еткрытвв(7) Заявитель 154) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТНО- ВРЕМЕННОЙ СИГНАЛ Недостатком данного устройства является низкая точность преобразования,Изобретение относится к информационно-измерительной технике и используется для построения кодирующих преобразователей перемещения в теле- механических системах и для ввода информации о перемещении в специализированные вычислители, работающие с широтно-импульсным или частотно-имнульсным представлением информации.Известен преобразователь, содержащий мостовую измерительную цепь, состоящую из двух ветвей, одна из которых содержит потенциометр, подвижной контакт которого кинематически связан с объектом перемещения, а другая широтно-импульсное управляемое сопротивление, усилитель напряжения разбаланса мостовой цепи и управляемый генератор выходных прямоугольных им" пульсов 1 1,Цель изобретения - повышение точности преобразования,Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь перемещения вчастотно-временной сигнал, содержащий мостовую измерительную цепь, дваплеча которой выполнены соответствен-но в виде потенциометра, подвижнойконтакт которого кинематически соединен с объектом перемещения, и пер 1 Ового преобразователя частотно-временного сигнала в напряжение, импульсный усилитель и управляемый генератор прямоугольных импульсов, выходыкоторого соединены с вершинами диа 1 Згонали питания мостовой измерительной цепи, а выход первого преобразова"теля частотно-временного сигнала внапряжение соединен с первым входомимпульсного усилителя введены второйпреобразователь частотно-временногосигнала в напряжение, развязывающийусилитель, два одополупериодных фазочувствительных выпрямителя, два об 86880925 ратных амплитудно-импульсных преобразователя и вычитатель, соединенныйвыходом со входом управляемого генератора прямоугольных импульсов, входвторого преобразователя частотно-временного сигнала в напряжение черезразвязывающий усилитель подключен кподвижному контакту потенциометра, авыход второго преобразователя частотно-временного сигнала в напряжение 10соединен со вторым входом импульсного усилителя, выход которого соединен с первыми входами однополупериодных фазочувствительных выпрямителей,вторые входы которых соединены с выходом управляемого генератора прямоугольных импульсов, а выходы соединены со входами обратных амплитудноимпульсных преобразователей, выходыкоторых соединены с соответствующимивходами вычитателя,Кроме того, преобразователь частотно-временного сигнала в напряжениевыполнен в виде каналов преобразования, содержащих фильтры верхних частот, однополупериодные выпрямители иразвяэывающие усилители, и суммирующего устройства, .ри этом вход первого фильтра верхних частот каждогоканала соединен со входом канала,30вход последукщего фильтра верхних частот в каждом канале соединены с выходом развязывающего усилителя, авыход - со входом однополупериодноговыпрямителя, выход которого соединенсо входом раэвяэывающего усилителя,выход последнего развязывающего усилителя соединен со входом суммирующего устройства, выход которого соединен с выходом преобразователя частотно-временного сигнала в напряжение, 40На фиг. 1 представлена.функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 схема преобразователей относительнойдлительности прямоугольных импульсовв их амплитуду; на фиг. 3 - временные диаграммы работы преобразователя,Преобраэогатель (фиг.) содержитмостовую измерительную. цепь, состоящую из потенциометра 1, подвижнойконтакт которого кинематически связан 50с объектом преобразуемого перемещения 9 , и первого преобразователя 2чаСтотно-временного сигнала в напряжение Ц, включенными как ветвимоста, раэвязывающий усилитель 3, вто- ирой преобразователь 4 частотно-временного сигнала в напряжение 0)14,импульсный усилитель 5, однополупериодные фазочувствительные выпрямители 6 и 7,обратные амплитудно-импульсные преобразователи 8 и 9, вычитатель 10 иуправляемый генератор 11 прямоугольных импульсов, выходы которого соединены с вершинами мостовой цепи, относящимися к диагонали питания,Преобразователи 2 и 4 частотновременного сигнала в напряжение (фиг,2)состоят из каналов преобразования,содержащих последовательно включенные блоки, состоящие из последовательно соединенных фильтра 12-20 верхнихчастот, однополупериодного выпрямителя 21-29 и развязывающего усилителя30-35. Выходы каналов преобразованиясоединены со входами суммирующего устройства 36, одновременно выполняющегофункции развязывающих усилителей длявыходных блоков,Преобразователь перемещения в частотно-временной сигнал работает следующим образом,Выходное напряжение Ос преобразователя используемое в качественапряжения питания мостовой цепи,имеет форму прямоугольных импульсовдлительностью с следующих с периодом Т ( фиг, 3),При перемещениях подвижного контакта потенциометра изменяется амплитуда импульсов на его выходе, аследовательно, и величина О,так чтовозникает импульсное напряжение разбаланса мостовой цепи с амплитудойОд - О кк второе усиливается имли й 1пульсным усилителем 5.Выходной сигнал импульсного усилителя 5 имеет вид двухполярного импульсного процесса ( иг.3, в), вкотором усиленная разность амплитуд01 и 0 ч представлена алгебраиг 4,ческой суммой амплитуд Оф и 0,1 положительных и отрицательных импульсов,Для преобразования этой алгебраической суммы в величину .постоянногонапряжения, управляющего генератором11, применены элементы 6-10.0 днополупериодные фазочувствительные выпрямители 6 и 7 разделяют выходной сигнал усилителя 5 на импульсы, соответствующие по времени импупьсам ипаузам выходного сигнала преобразователя, что при показанной на фиг. 3фазе выходного сигнала усилителя 5относительно фазы выходного сигналапреобразователя соответствует импульсным пРоцессам, представленным нафиг. 3 Ъ и д .Выходные импульсы вы868809 Ь полярный импульсный процесс(фиг З,е ) в котором амплитуды положительных и отрицательных импульсов .соответственно равны 1,(в)= Р(У).4 (Е) прямителей 6 и 7 подаются на соответствующие обратные амплитудно-импульсные преобразователи 8 и 9, на выходах которых образуются постоянные напряжения, оответствующиг по величине и полярности преобразуемым амплитудам импульсов, Эти раэнополярные напряжения подаются на входы вычитате ля 10, с выхода которого снимается постоянное напряжение, пропорциональ О но величине укаэанной алгебраической суммы и соответствукнцее ей по полярности, которое воздействуя на управляемый генератор 11, изменяет длительность или частоту следования его 15 выходных импульсов таким образом, чтобы восстановить равновесие моста, т.е. равенство амплитуд ОХи 0 Х 4Так как 202 В аХ 4 Ш4Х 2 В 1 где Ц -амплитуда импульсов выход,1 Оного напряжения О,Р 1 Ч) -функциональный закон изменения коэффициента передачи потенциометра 1 в зависимости от перемещения Ч;6 = -- относительная длительностьТимпульсов преобразователя; 30 1 Щ)И 1(Юфункциональные характерис4 тики преобразователей 2 и 4не равные и не пропорциональные друг другу,то равенством-Давтоматически поддерживаемое следящей системой преобразователя, соответствует получению характеристики преобразования устройства, определяемой зависимостью Преобразователи 2 и 4 частотно- временного сигнала в напряжение работают следующим образом, 45На каждый блок преобразователей 2 и 4 частотно-временного сигнала в напряжение, состоящий иэ последовательно соединенных фильтра верхних частот, однополупериодного выпрямителя и развязывающего усилителя,поступает последовательность однополярных импульсов напряжения, подобная выходному сигналу преобразователя 1 фиг. 3, а) Фильтр верхних частот (например, 12) не пропускает постоянную составляющую этой импульснойпоследовательности, в результате чего на выходе фильтра имеет место двухгде 0 к - амплитуда входных импульсов блока, причем на фиг. З,В показаны процесс на выходе фильтров первых блоков каждой цепи преобразователя 2,для которых Ок, "- 0 ыЗависимость амплитуд Ок и 0 к от1. относительной длительности импульсовиспользуется для получения преобразования относительной длительности импульсов в их амплитуду. Однополупериодный выпрямитель(например, 21) пропускает только импульсы одной полярности, и, следовательно, на его выходе восстанавливается однополярный импульсный процесс, но амплитуда импульсов на выходе выпрямителя зависит от величины 6 в соответствии с одной из приведенных зависимостей, а развязывающий усилитель(например,30) служит для согласования выхода выпрямителя со входом последующих блоков или усилителя напряжении разбаланса,Соответственно для цепи, содержащей М последовательно включенных блоков, фильтр верхних частот - однополупериодный выпрямитель - раэвязывающий усилитель, где в каждом блоке выпрямитель пропускает импульсы одной и той же полярности, получаем .Х 1 (9) =0 9) или 1 (9)=8, а для цепи, содержащей И блоков с выпрями телями, пропускающими положительные . импульсы, и р блоков с выпрямителями, пропускающими отрицательные импульсы, имеем 11(8) = (4-9 )ц 8 Р.Ха 1 актеристика преобразования преобразователей 2 и 4 частотно-временного сигнала в напряжение величины 9 в амплитуду импульсов определяется суммированием выражений дляВ) трех приведенных видов, чем обуславываются широкие возможности получения различных нелинейных функций преобразования при помощи полиноминальиой аппроксимации, а также в соответствии с характеристикой преобразования обеспечивается также возможность аппроксимации заданных функций преоб 868809раэования перемещения ( в относительную длительность импульсов Я дробно-рациональным приближением функции, обратной заданной,Получение напряжения разбалансав виде импульсного напряжения позволяет использовать в качестве усилителя напряжения разбаланса импульсный усилитель и тем самым снизитьпогрешность преобразования,Формула изобретения1, Преобразователь перемещения15 в частотно-временной сигнал, содержащий мостовую измерительную, цепь,два плеча которой выполнены соответственно в виде потенциометра, подвижной контакт которого кинематически соединен с объектом перемещения, и первого преобразователя частотно-временного сигнала в напряжение", импульсный усилитель и управляемый генератор прямоугольных импульсов, выходы которого соединены с вершинами диагонали питания мостовой измерительной цепи, а выход первого преобразователя частотно-временного сигнала в напряжение соединен с первым входом имЗО пульсного усилителя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй преобразователь частот но-временного сигнала в напряжение, развязывающий усилитель, два однополупериодных фазочувствительных выпрямителя, два обратных амплитудно- импульсных преобразователя и вычитатель, соединенный выходом со входом управляемого генератора"прямоуголь 40 ных и;.".ульсов, вход второго преобразователя частотно-временного сигнала в .напряжение через развяэываюшнй усилитель подключен к подвижному контакту потенциометра, а выход второгопреобразователя частотно-временного.сигнала в напряжение соединен со вторым входом импульсного усилителя,выход которого соединен с первыми входами однополупериодных фаэочувствительных выпрямителей, вторые входы которых - с выходом управляемого генератора прямоугольных импульсов, а выходы соединены со входами обратныхамплитудно-импульсных преобразователей, выходы которых соединены с соответствующими входами вычитателя,2. Преобразователь по и1,о т л ич а ю щ и й с я тем, что преобразователь частотно-временного сигналав напряжение выполнен в виде каналовпреобразования, содержащих фильтрыверхних частот, однополупериодныевыпрямители и развязывающие усилители, и суммирующего устройства, приэтом вход первого фильтра верхнихчастот каждого канала соединен со входом канала, вход последующего фильтраверхних частот в каждом канале соединен с выходом развязывающего усилителя, а выход - со входом однополупериодного выпрямителя, выход которогосоединен со входом развяэывающегоусилителя, выход последнего развязывающего усилителя соединен со входомсуммирующего устройства, выход которого соединен с выходом преобразователя частотно-временного сигнала внапряжение,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смолов В, Б. и Фомичев В, С.Аналого-цифровые и цифроаналоговыенелинейные вычислительные устройстваЛ., "Энергия", 1974, с.62-168аа аат тт ат868809 Составитель Е, Спиридоноваактор А. Кузнецов Техред Т,Иаточк. Корректор И.немчик ПодписноСР ал ППП "Пат аказ 8334/73 ВНИИПИ Госуда по делам изо 113035 Москв