Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Функциональный преобразователь, содер­жащий усилитель, вход которого является входной шиной, а выход соединен с первым входом устройст­ва сравнения, второй вход которого соединен с выхо­дом первого цифроан^логового преобразователя, а входы постоянного запоминающего устройства со­единены с соответствующими выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генерато­ра импульсов и через элемент НЕ—с входом записи регистра, выходы которого соединены с соответству­ющими первыми входами сумматора, а инфор­мационные входы — с соответствующими выходами сумматора, вторые входы которого соединены с пер­выми выходами постоянного запоминающего уст­ройства, а выход устройства сравнения соединен с входом записи выходного регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразователя, выход перепол­нения счетчика соединен с входом обнуления регистра, отличающийся тем, что, с целью повы­шения точности преобразования, упрощения уст­ройства и расширения области применения за счет увеличения числа выходных функций, в него введе­ны элемент И, RS-триггер, элемент совпадений, реверсивный счетчик и аналоговый сумматор, выход которого является выходной шиной, первый вход со­единен с выходом усилителя, а второй вход — с вы­ходом второго цифроаналогового преобразователя, а информационные входы выходного регистра со­единены с соответствующими выходами реверсивно­го счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика, а второй выход постоянного запоминающего устройства соединен с R-входом RS -триггера, S-вход которого соединен с выходом элемента совпадений, а выход RS -тригге­ра соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, счетный вход кото­рого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом переполнения сумма­тора, а второй вход — с выходом элемента НЕ, выход переноса реверсивного счетчика соединен с входом элемента совпадений, а выходы счетчика соединены с соответствующими входами первого цифроаналогового преобразователя.

Текст

Изобретение позволяет преобразовать аналоговый входной сигнал в выходной с требуемой функциональной зависимостью. Преобразователь имеет высокую точность преобразования, упрощенную конструкцию и широкую область применения за счет увеличения числа выходных функций. Это достигается введением в преобразователь элемента И 10, RS-триггера 11, элемента 7 совпадений, реверсивного счетчика 13 и аналогового сумматора 16, выход которого является выходной шиной, первый вход соединен с выходом усилителя 2, а второй вход - с выходом ЦАП 15. Входы выходного регистра 14соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика 13, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика 3. Второй выход ПЗУ 6 соединен с R-входом RS-триггера 11, S-вход которого соединен с выходом элемента 7 совпадений, а выход - с входом управления направлением счета реверсивного счетчика 13. Счетный вход последнего соединен с выходом элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом переполнения сумматора 9, а второй вход - с выходом элемента НЕ 5. Выход переноса реверсивного счетчика соединен с входом элемента 7 совпадений.2 ил. ЕЛ с 16 o ю о со 17 J -*10 * 11 фиг.1 13 15 1690193 Изобретение относится к измерительной технике и к конструкции устройств для функционального преобразования аналоговых сигналов с использованием аналого-цифровых и цифроаналоговых 5 преобразователей, в частности, для преобразования сигналов термопреобразователей (термопар и термосопротивлений). Цель изобретения - повышение точности преобразования, упрощение устройства 10 и расширение области применения за счет увеличения числа выходных функций. На фиц.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - характеристика преобразования. 15 Функциональный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, усилитель Ї , счетчик 3, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, элемент НЕ 5, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 6, 20 элемент 7 совпадений, устройство 8 сравнения, сумматор 9, элемент И 10, RS-триггер 11, регистр 12, реверсивный счетчик 13, выходной регистр 14, второй ЦАП 15, аналоговый сумматор 1625 Преобразователь работает следующим образом. Сигнал напряжения поступает на вход усилителя 2, Усиленный до определенного уровня сигнал с выхода усилителя 2 посту- 30 пает на устройство 8 сравнения и на аналоговый сумматор 16, одновременно генератор импульсов 1 начинает вырабатывать последовательность импульсов, которые подсчитываются счетчиком 3, результат 35 счета поступает одновременно на вход ЦАП 4, на выходе которого образуется ступенчато нарастающее напряжение, пропорциональное числу импульсов на его входе, и на вход ПЗУ 6, для которого сигналы счетчика 40 3 являются адресами, по которым записаны аппроксимирующие коэффициенты. Коэффициент на каждом такте генератора 1 импульсов суммируется сам с собой благодаря наличию связи между выходом сумматора 9 45 и входом регистра 12, выходом регистра 12 и входом сумматора 9. Сигналы переполнения результата суммирования через элемент И 10, тактируемые через элемент НЕ 5 импульсами 50 генератора импульсов 1, подсчитываются • реверсивным счетчиком 13, на выходе которого формируется цифровой сигнал требуемой нелинейности характеристики входного сигнала. В момент равенства на- 55 пряжений на входах устройства 8 сравнения с его выхода сигнал поступает на вход записи выходного регистра 14, и результат счета реверсивного счетчика 13 поступает через выходной регистр 14 на вход второго ЦАП 15, на выходе которого формируется сигнал напряжения, соответствующий значению нелинейности соответствующего значения входного сигнала устройства. Сигнал напряжения с выхода второго ЦАП 15 суммируется с выходным сигналом усилителя на аналоговом сумматоре 16, на выходе которого получено напряжение с требуемой функциональной зависимостью от входного ичг= Ueux.yc + і-інеп, где U^-- напряжение на выходе функционального преобразователя; иВых.ус. ~ напряжение на выходе усилителя 2; инея - напряжение, формируемое на выходе второго ЦАП 15. Получение трубуемой функциональной зависимости между входным и выходным сигналами устройства осуществляется по методу кусочно-линейной аппроксимации с отличием втом, что формируется не вся функциональная зависимость, а часть выходного сигнала, пропорциональная требуемой нелинейности (на фиг. 2 - кривая Онел). Кривая ^(нелинейная зависимость выходного сигнала устройства от входного сигнала) на фиг.2 является результатом суммирования (алгебраического, так как ВОЗМОЖНО И ВЫЧИТаНие) ПрЯМОЙ UBbix.yc. И формируемой кривой ІІнел по методу кусочно-линейной аппроксимации. Показаны произвольные значения а и Ь, которые добавляются к иВых.ус В случае вычитания ІІнел опорное напряжение на втором ЦАП 15 должно быть противоположной полярности. ПЗУ 6 по соответствующему адресу меняет направление счета реверсивного счетчика 13, устанавливая RS-триггер 11 в противоположное (нулевое) состояние. При переполнении счетчика 3 обнуляются регистр 12 и реверсивный счетчик 13, и процесс преобразования повторяется. При этом сигнал обнуления реверсивного счетчика 13 обнаруживается схемой 7 совпадений, которая переводит RS-триггер 11 в единичное состояние, разрешая прямой счет реверсивного счетчика 13. Затем все процессы преобразования повторяются. При прямом счете в реверсивном счетчике 13 в сумматоре 9 идет обычный процесс суммирования рассчитанных коэффициентов аппроксимации, а при смене направления счета процесс суммирования продолжается, но для этого режима коэффициенты рассчитываются таким образом, чтобы получить нужное значение переполнений, которое теперь вычитается 1690193 реверсивным счетчиком 13 из ранее набранного числа, Элемент 7 совладений необходим для обнаружения нулевых состояний выходов реверсивного счетчика 13 и может пред- 5 ставлять собой многовходовой элемент ИЛИ-НЕ для сигналов переполнений счетчиков, из которых состоит реверсивный счетчик 13. В момент нулевых состояний на выходах реверсивного счетчика 13 элемент 10 7 вырабатывает сигнал, который переводит RS-триггер 11 в противоположное (единичное) состояние, что, в свою очередь, приводит к изменению направления счета реверсивного счетчика 13. 15 Элемент И 10 необходим для исключения ошибок подсчета переполнений сумматора 9, так как реверсивный счетчик 13 подсчитывает только число изменений состояний выхода переполнений сумматора 9, 20 что и обеспечивается стробированием его инверсным сигналом генератора 1 импульсов. Поэтому при отсутствии элемента И 10 возможна потеря части информации. Считая, что усилитель 2 погрешности не 25 вносит (относительно прототипа), очевидно, что погрешность преобразования выходного сигнала усилителя 2 (Uwx.yc.) в цифровой эквивалент в сумматорном выходном сигнале U& [погрешность должна проявиться в 30 реализации иНел) будет значительно снижена, так как, например, нелинейность термопреобразователей (термопар, термосопротивлений) не превышает, как правило 12%. 35 Следовательно, максимальное значение ІІнел. не будет превышать 0,12 ивых.ус.мзкс т.е. можно значительно (в 2-4. раза) снизить опорное напряжение (иОп.г) на втором ЦАП 15, т.е. уменьшать значение 40 напряжения, соответствующее младшему разряду второго ЦАП 15, уменьшив таким образом погрешность функционального преобразователя, а также разрядность реверсивного счетчика 13, выходного регист- 45 ра 14, второго ЦАП 15 по сравнению со счетчиком 3 и первым ЦАП 4, так как максимальное число на входе ЦАП 15 также не будет превышать 12% данного примера. 1%= иВых.ус. + UHen; 50 ІІнел-Ni Uon2 , Кі + ^2 Nмакс Uon2 Кп X где Ni, N2 -число импульсов, соответствующее соответствующему участку аппроксимации; Кі. Кг... К( - коэффициенты аппроксимации, занесенные в ПЗУ и соответствующие соответствующему участку аппроксимации; Ni - число импульсов, подсчитанное счетчиком 3 на 1-том участке аппроксимации до момента срабатывания устройства 8 сравнения. Очевидно, что N x = Ni + N2 + ... + Ni. Видно, что погрешность Uwen. (при необходимом числе участков аппроксимации) бу.і ,/ Uon2 дет в Nu но уменьшена в Кі • ті раз. Кроме того, изменение (регулировка) опорного напряжения второго ЦАП 15(UOn2) позволяет реализовать семейство характеристик, у которых вид нелинейности одинаков, а значение различно (это характерно для термосопротивлений), т.е. позволяет расширить число функциональных зависимостей преобразования входного сигнала устройства без записи новой информации в ПЗУ б (на фиг.2 - кривая і/нелг). т.е. расширить функциональные возможности устройства. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий усилитель, вход которого является входной шиной, а выход соединен с первым входом устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а входы постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов и через элемент НЕ - с входом записи регистра, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами сумматора, а информационные входы - с соответствующими выходами сумматора, вторые входы которого соединены с первыми выходами постоянного запоминающего Uвых.ус. j устройства, а выход устройства сравнения макс соединен с входом записи выходного регигде N x - число импульсов, подсчитанное стра, выходы которого соединены с соответсчетчиком 3 до момента срабатывания устствующими входами второго ройства 8 сравнения; 55 цифроаналогового преобразователя, выход Uon - опорное напряжение первого ЦАП переполнения счетчика соединен с входом 4; обнуления регистра, о т л и ч а ю щ и й с я - максимальное число на входе тем, что, с целью повышения точности препервого ЦАП 4. 1690193 8 образования, упрощения устройства и распостоянного запоминающего устройства ширения области применения за счет увелисоединен с R-входом RS-триггера, S-вход чения числа выходных функций, в него которого соединен с выходом элемента соввведены элемент И, RS-триггер, элемент падений, а выход RS-триггера соединен с совпадений, реверсивный счетчик и анало- 5 входом управления направлением счета реговый сумматор, выход которого является версивного счетчика, счетный вход которого выходной шиной, первый вход соединен с соединен с выходом элемента И, первый выходом усилителя, а второй вход - с выховход которого соединен с выходом переполдом второго цифроаналогового преобразонения сумматора, а второй вход - с выходом вателя, а информационные входы 10 элемента Н Е, выход переноса реверсивного выходного регистра соединены с соответстсчетчика соединен с входом элемента соввующими выходами реверсивного счетчика, падений, а выходы счетчика соединены с вход обнуления которого соединен с выхосоответствующими входами первого цифродом переполнения счетчика, а второй выход аналогового преобразователя. Vfie/t.2 VHM4 Редактор О. Хрипта Раг.2 Составитель В. Махнанов Техред М.Моргентал Корректор М, Максимишинец Заказ 3826 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Function converter

Автори англійською

Kiberev Yurii Oleksandrovych, Kuchuhura Volodymyr Mykolaiovych, Mykhailov Ihor Volodymyrovych, Pososhko Viktor Mykolaiovych, Pochtariov Yevhen Vesyliovych

Назва патенту російською

Функциональный преобразователь

Автори російською

Киберев Юрий Александрович, Кучугура Владимир Николаевич, Михайлов Игорь Владимирович, Посошко Виктор Николаевич, Почтарев Евгений Васильевич

МПК / Мітки

МПК: H03M 1/00

Мітки: функціональний, перетворювач

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-2088-funkcionalnijj-peretvoryuvach.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Функціональний перетворювач</a>

Подібні патенти