Аналого-дискретный преобразователь

 

АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с входной шиной, а выход с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход с первым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной шиной, первый элемент ЛПИ, первый вход которого соединен с шиной Пуск и единичным входом второго триггера , а выход - с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, а нулевой вход - с нулевы входом третьего триггера, четвертый элемент И, первый компаратор, четвертьй триггер, отл ичающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости , в него введены второй и третий элементы ИЖ, второй блок пересчета, два формирователя коротких импульсов, элемент задержки, второй компаратор, два запоминающих устройства, три ключа, формирователь сигнала скорости, вход которого соединен с входной шиной, первый выход - с первыми входами первого и второго ключей, второй выход - с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов , а выход - с входом первого запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с первым входом второго О) компаратора и выходом второго ключа, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И, а второй вход соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с входом элемента задержки и выходом третьего триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого блока пересчета, вторым входом счетчика импульсов, входом второго блока пересчета и вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго блока

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(51) " 03 К 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3547592/18-21 (22) 02.02.83 (46) 30.05.84. Бюл. У 20 (72) Г.Л.Биланов, А.С.Голубков и А.Н.Тихонов (53) 681.325(088.8) (56) 1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.N.Øëÿíäèíà,,М., "Энергия", 1972, с. 82-90.

2. Авторское свидетельство СССР

В 367545, кл. Н 03 К 13/20, 1970 (прототип) (54)(57) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с входной шиной, а выход— с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход— с первым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной шиной, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с шиной "Пуск" и единичным входом второго триггера, а выход — с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, а нулевой вход — с нулевь(м входом третьего триггера, четвертый элемент И, первый компаратор, четвертый триггер, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивосги, н него введены второй и третий элементы ИЛИ, второй блок пересчета, два формирователя коротких импульс ов, элемент задержки, второй компаратор, два запоминающих устройства, три ключа, формирователь сигнала скорости, вход которого соединен с входной шиной, первый выход " с первыми входами первого и второго ключей, второй выход — с первым входом третьего ключа, .второй вход которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, а выход — с входом первого за оминающего устройства, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого Е соединен с первым входом второго компаратора и выходом второго ключа, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И, а второй вход соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с входом элемента задержки и выходом третьего триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого блока пересчета, вторым входом счетчика импульсов, входом второго блока пересчета и вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого оединен с выходом второго блока

1095392 пересчета, а выход — с нулевыми входами второго и четвертого триггеров, еди ничный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход— с входом первого формирователя копереходов через нулевое значение, большем минимального (три за период), а также при непериодической случайной помехе.

5 Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-дискретный преобразова10 тель, содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с входной шиной, а выходс первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с пер15 вым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход - с первым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной.шиной, первый элемент ИЛИ, первый

20 вход которого соединен с шиной "Пуск" и единичным входом второго триггера, . а выход — с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход

25 которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которо. го соединен с нулевым входом первого.триггера, выход второго триггера соединен с первым входом треть- его элемента И, а нулевой вход— с нулевым входом третьего триггера, четвертый элемент И, первый компаратор, четвертый триггер, введены второй и третий элементы .ИЛИ, вто35 рой блок пересчета, два формирователя коротких импульсов, элемент задержки, второй компаратор, два запоминающих устройства, три ключа, формирователь сигнала. скорости, вход

40 которого соединен с входной шиной, первый выход — с первыми входами первого и второго ключей, второй выход - с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с

45 выходом первого формирователя коротких импульсов, а выход — с входом

Изобретение относится к электроизмерительной технике и используется в информационно-измерительной технике.

Известен помехоустойчивый аналогодискретный преобразователь частотноимпульсного кодирования с преобразова. нием иэмеряемэй величины в частоту следования электрических импульсов за фиксированный интервал времени С13.

Однако такое устройство характеризуется недостаточной помехоустойчивостью при некратности периода помехи фиксированному интервалу измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-дискретный преобразователь, содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с входной шиной, а выходс первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход - с первым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной шиной, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с шиной "Пуск" и единичным входом второго триггера, а выход — с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента

И, а нулевой вход — с нулевым входом третьего триггера, четвертый элемент

И, первый компаратор, четвертый триггер (2 3.

Однако известный преобразователь хара ктериз уется н едост аточной помехоустойчивостью при любом виде симметрии периодической помехи и числе ротких импульсов, при этом третий вход второго ключа соединен с выходом элемента задержки, а выход третьего элемента И вЂ” с вторым входом первого элемента ИЛИ.

3 1095392 первого запоминающего устройства, к выход которого соединен с первым м входом первого компаратора, второй вход которого соединен с первым входом второго компаратора и выходом . второго ключа, а выход — с первым э входом второго элемента ИЛИ, выход с которого соединен с вторым входом 3 третьего элемента И и первым входом э четвертого элемента И, а второй вход 1О соединен с выходом второго компара- И, тора, второй вход которого соединен б с выходом второго запоминающего т устройства вход которого соедиЭ д нен с выходом первого ключа, вто- 15 к рой вход которого соединен с выходом нь второго формирователя коротких им- и пульсов, вход которого соединен с входом элемента задержки и выходом третьего триггера, единичный вход ко- ч торого соединен с выходом первого бло. ка пересчета, вторым входом счетчика

l импульсов входом второго блока пересчета и вторым входом четвертого в элемента И, выход KQTopoI о соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вы-,х ходом второго блока пересчета, а вы- д ход — с нулевыми входами второго и, 1 четвертого триггеров, единичный вход

30 которого соединен с выходом первого в элемента ИЛИ, а выход — с входом пер- т вого формирователя коротких импульсов, .в при этом третий вход второго ключа :у соединен с выходом элемента задержки, а выход третьего элемента И вЂ” с

35 х вторым входом первого элемента ИЛИ, 1

На фиг. 1 представлена функцио- к нальная схема предлагаемого аналого- с дискретного преобразователя; на в фиг. 2 — временные диаграммы, пояс40 няющие принцип действия преобразова- п .теля при наличии двух типичных в измерительной практике случаев сим- н метрии кривой периодического процесса: П рода (а); Ш рода (6).

45 т

Преобразователь содержит преобра зователь 1 напряжения в частоту, tl и счетчик 2 импульсов, шину 3 Пуск и входную шину 4, генератор 5 опорной частоты, элементы 6и 7И, блок 8 пересчета, триггер 9, элемент 10

ИЛИ, триггер 11, элементы 12 и 13 .И, блок 14 пересчета, элемент 15 ИЛИ, формирователь 16 сигнала скорости, запоминающие устройства 17 и 18, ключи 1Я и 20, компараторы 21 и 22, ключ 23, формирователи 24 и 25 коротих сигналов, триггеры 26 и Z7, элеент 28 задержки, элемент 29 ИЛИ.

Преобразователь 1 напряжения в астоту входом соединен с входной иной 4 и входом - с первым входом лемента 6 И, выход которого соединен входом счетчика 2 импульсов. Шина

"Пуск" соединена с первым входом лемента 10 ИЛИ. Выход генератора 5 оединен с вторым входом элемента 7 выход которого соединен с входом лока 8 пересчета. Единичный выход риггера 9 подсоединен к вторым вхоам элементов 6 и 7 И, нулевой входвыходу блока 8 пересчета, единич и вход — к выходу элемента 10 ИЛИ, ервый вход которого соединен с шиой 3 "Пуск" преобразователя и едиичным входом триггера 11, подклюенного единичным выходом к первому ходу элемента 12 И, второй вход лемента 12 И соединен с первым вхоом элемента 13 И, причем второй ход этого элемента подключен к выоду блока 8 пересчета и входу блока .

4 пересчета, выход которого и выод элемента 13 И соединены с вхо« ами элемента 15 ИЛИ. Выход элемента

5 ИЛИ связан с нулевым входом тригге- а 11,а выход элемента 12 И с вторым ходом элемента 10 ИЛИ. Вход формироваеля 16 сигнала скорости соединен с ходной шиной 4, а входы запоминающих стройств 17 и 18 подключены соответтвенно к прямому и инверсному,вы". одам формирователя 16 через ключи

9 и 20. Первый вход каждого из омпараторов 21 и 22 через ключ 23 оединен с прямым выходом формироателя 16 сигнала скорости. Входы, ормирователей 24 и 25 коротких имульсов подключены к единичным выходам триггеров 26 и 27 соответствено. Выход формирователя 24 подсоеди" нен к третьему входу ключа, 19, выход риггера 26 через элемент 28 задержки — к третьему входу ключа 23, а выход формирователя 25 — к третьему входу ключа 20, причем выходы компараторов 21 и 22 через элемент 29 ИЛИ соединены с вторыми входами элементов 12 и 13 И. Единичный вход триггера

26 подключен к входу блока 14 перес« чета и к выходу блока 8 пересчета, а также к входу считывания счетчика

2, а1единичнь1й вход триггера 27— к единичному входу триггера 9. Нулевые входы триггеров 26 и 27 подключены к выходу элемента 15 ИЛИ.

1095392 l0

25

55

Преобразоватепь работает следующим образом.

Импульс начала измерения по шине

3 "Пуск" через первый вход элемента

10 ИЛИ попадает на вход триггера 9, переводя его в единичное состояние, тем самым подготавливаются к работе элементы 6 и 7 И. Импульсы с выхода преобразователя 1 напряжения в частоту поступают через элемент 6 И в счетчик 2, причем частота импульсов пропорциональна уровню измеряемой величины. Выходные импульсы генератора 5 поступают на вход элемента

7 И и проходят на вход блока 8 пересчета. Через интервал времени фиксированной длительности на-выходе блока 8 пересчета формируется импульс, который возвращает триггер 9 в исходное нулевое состояние, прекращая поступление частотных сигналов на вход счетчика 2 и блок 8 пересчета, поступает на вход блока 14 пересчета и на второй вход счетчика 2, производя выдачу цифрового результата измерения потребителю и сброс счетчика на нуль, Пусковой импульс подается также на единичный вход триггера 11. Последний переводится в единичное состояние и подготавливает элемент 12 И к работе. В единичное состояние в момент начала измерения переводится также триггер 27. При этом срабатывает формирователь 25, вызывая кратковременное замыкание ключа 20

В момент окончания первого интервала измерения импульс с выхода блока 8 пересчета поступает также на единичный вход триггера 26, переводя его в единичное состояние. В связи с этим срабатывает формирователь 24, кратковременно замыкая ключ 19. Спустя установленное время задержки замыкается ключ 23 (все указанные ключи нормально"разомкнутые) ° В Результа-4> те в устройствах 17 и 18 запоминаются мгновенные прямое н инверсное значения сигнала, пропорционального скорости изменения измеряемой величины, соответствующие началу и концу первого интервала измерения, которые, ка и текущее значение указанного сигнала, поступают на входы компараторов

21 и 22.

Для того, чтобы на вход компаратора 21 попадали только разнесенные во времени значения сигнала скорости, вводится элемент задержки 28, причем величина задержки выбирается с учетом динамических свойств указанного сигнала. По достижении текущим значением сигнала на выходах формирователя 16 запомненного значения выходной импульс компаратора через элемент 29

ИЛИ поступает на вход элемента 12 И, вызывая повторный запуск преобразователя. Если в момент окончания второго временного интервала измерения. фиксированной длительности, когда на выходе блока 8 пересчета формируется импульс, поступающий на первый вход элемента 13 И, произойдет срабатывание второго компаратора, в результате чего на второй вход элемента 13 И также поступит сигнал, импульс с вы" хода элемента 13 Й через элемент

15 ИЛИ. возвращает все триггеры в исходное положение, и цикл измерений завершается. Если же совпадения во времени сигналов на входе элемента

13 И не произойдет, то пос-упает команда на третье, четвертое и т.д. измерение, пока на выходе блока 14 пересчета не появится импульс, который прерывает цикл измерений, приводя схему преобразователя в исходное-состояние готовности к очередному циклу измерения.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы изменения сигнала, содержащего измеряемую постоянную составляющую Бр и полигармоническую периодическую помеху U(t). Причем на фиг.2а помеха обладает симметрией 11 рода, а на фиг. 2б — симметрией Ш рода. На .фиг. 2 приняты следующие обозначения:

И (t) — сигнал скорости изменения измеряемой величины: t u t — момен2 ты начала и конца первого интервала измерения фиксированной длительности;

t> и t+ — такие же моменты второго интервала измерения; d";d2< d" ф+- перепады сигнала скорости в точках t, t, и t с учетом проставленного зна4 ка, где d;= U (t; + О) — U (t; — P);

t< — ближайший после окончания первого интервала измерения перехоц помехи через нуль.

Как видно из приведенных временных диаграмм, предлагаемый преобразователь обеспечивает эффективное подавление помех при любом виде симметрии кривой процесса. Если же помеха представляет собою случайный процесс, то ее влияние на результат измерения в предлагаемом преобразовате109539

7 ле существенно снижено за счет статистической обработки представительной выборки, объем которой определяется емкостью блока 14 перес» чета.

2 8

Таким образом, по сравнению с известными устройствами предлагаемый аналого-дискретный преобразователь характеризуется высокой помехоустойЧИВОСТЬЮ»

1095392

1 4 4 3 Рис.2

Подписное

Заказ 3622/42 Тирай 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Кузнецов

Редактор Л. Веселовская Техред М.Надь Корр р екто А. Ференц