Преобразователь частоты в напряжение

 

Преобразователь частоты в напряжение может быть использован в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования с частотными датчиками физических величин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения нелинейных (стеленных и полиноминальных) функций преобразования. Преобразователь содержит входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор 2, амплитудный ограничитель 3, фильтры 4, 6 нижних частот, аналоговый ключ 5, сумматор 7 с соответствующими связями. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 03 К 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889583/21 (22),31.08.90 (46) 07.07.92. Бюл. hh 25 (711 Воронежский политехнический институт (72) В.И.Захватов (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 297123, кл. Н 03 К 9/06. 1971.

Проектирование и применение операционных усилителей, / Под ред. Дж»Грэма. — М.: Мир, 1974, с, 453, фиг. 11, 17. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ

„, Ы„„1746525 А1 (57) Преобразователь частоты в напряжение может быть использован в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования с частотными датчиками физических величин, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения нелинейных (степенных и полиноминальных) функций преобразования. Преобразователь содержит входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор 2, амплитудный ог-. раничитель 3, фильтры 4, 6 нижних частот, аналоговый ключ 5, сумматор 7 с соответствующими связями. 1 ил.

1746525

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования с частотными датчиками физических величин..

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя частоты в напряжение за счет

10 дополнительного воспроизведения нелинейных(степенных и полиномиальных) функций преобразования.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Преобразователь содержит последова15 тельно соединенные входной формирователь 1 импульсов, ждущий мультивибратор

2, амплитудный ограничитель 3, первый фильтр 4 нижних частот, аналоговый ключ 5, второй фильтр 6 нижних частот и сумматор 20 выходом ждущего.мультивибратора 2.

Преобразователь служит для воспроизведения функциональной зависимости выходного напряжения U)yx от частоты f вида

Uevx = а Ф" + а -1f + ... + а11+ ао. ЗО

Рассмотрим работу устройства при воспроизведении квадратичной функции преобразования частоты е напряжение (полинома второй степени).

Входной сигнал частоты f, преобразо- 35 ванный формирователем 1 в прямоугольные импульсы, запускает ждущий мультивибратор 2, длительность импульсов которого х стабильна и не превышает минимального периода входного сигнала Tmln = 1/fmax На 40 выходе. первого фильтра 4 нижних частот, имеющего коэффициент усиления К1, из сформированных импульсов стабильной амплитуды и длительности выделяется постоянная составляющая 01, линейно 45 зависящая от частоты входного сигнала:

01= K1U rf

Напряжение U1 поступает на потенциальный вход аналогового ключа 5, который находится в замкнутом состоянии в течение интервала времени т, равного длительности импульса управления ключом, поступ ающего с выхода ждущего мультивибратора 2, При помощи второго фильтра 6 нижних частот, имеющего коэффициент усиления

К2, из импульсов напряжения на выходе

7. К первому входу сумматора 7 присоединена шина 8 опорного напряжения. Второй вход сумматора 7 соединен с выходом первого фильтра 4 нижних частот, а управляющий вход аналогового ключа 5 соединен с 25 ключа 5 выделяется постоянная составляющая 02, имеющая квадратичную зависимость от частоты входного сигнала.

02 К1К20 Х Л

Сигналы 01 и 02; поступающие с выходов фильтров 4 и 6 нижних частот; алгебраически складываются в сумматоре 7 вместе с сигналом Оо, поступающим с шины 8 опорного напряжения. Причем указанные сигналы могут поступать как на суммирующие, так и на вычитающие входы сумматора 7, в зависимости от требуемого знака коэффициента при соответствующей степени. Таким образом на выходе сумматора 7 формируется напряжение Ов х, имеющее функциональную .зависимость от .входной частоты в виде полинома второй степени:

Овых = a2f + a1f + ap, г где а2= К1К20 72, a1= K1U т, ao = Uo.

При необходимости воспроизведения полинома более высокой степени в преобразователь достаточно ввести несколько ячеек иэ последовательно соединенных аналоговых ключей и фильтров нижних частот, число которых на единицу меньше старшего показателя степени воспроизводимого полинома. а также увеличить число входов сумматора.

В качестве аналогового ключа можно испольэовать микросхему К590КН2, а сумматор и фильтры нижних частот можно выполнить на микросхемах операционных усилителей.

Предлагаемое техническое решение позволяет значительно расширить область применения и функциональные возможности преобразователей частоты в напряжение, Это связано .с возможностью линеаризации характеристики широкого класса первичных измерительных преобразователей с частотным выходом (например, датчиков расхода, давления; температуры и т,д.). А как известно из теории приближения функций, любая непрерывная функциональная зависимость (в том числе нелинейная) может быть воспроизведена многочленом и-й степени как угодно точно.

Предлагаемый преобразователь также может быть использован в качестве устройства для воспроизведения многочленов и степенных функций различных физических величин (электричес.ких и неэлектрических) с частотной формой представления информации. Например, на базе данного преобразователя с квадратичным законом преобразования несложно выполнить уст1746525

Составитель M. Леонова

Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор Н. Яцола

Заказ 2403 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. ройства для измерения действующего значения переменного тока или мощности постоянного тока, предварительно преобразованного в частоту импульсов, а также осуществить измерение кинетиче- 5 ской энергии движения объекта, снабженного частотным датчиком скорости.

Указанные преимущества делают предлагаемое устройство более универсальным и эффективным в применении по сравне- 10 нию с известными решениями за счет совмещенной,во времени процесса преобразования частоты в напряжение с математическими вычислительными операциями. 15

Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряжение, содержащий последовательно соединенные входной формирователь импульсов, ждущий мультивибратор, амплитудный ограничитель и первый фильтр нижних частот, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения нелинейных функций преобразования. в него. введены последовательно соединенные аналоговый ключ, второй фильтр нижних частот. и сумматор, к первому входу которого присоединена шина опорного напряжения, причем выход ждущего мультивибратора соединен с управляющим входом аналогового ключа, а выход первого фильтра нижних частот соединен с потенциальным входом аналогового ключа и вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства.