Способ многоканального измерения напряжений

 

СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, основаннный на циклическом опросе каналов, последовательном преобразовании каждого напряжения во временной интервал, число импульсов и цифровой код, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, при опг росе каждого из каналов цифровой код воспроизводится дважды, определяют приращение и среднее значение цифрового кода, осуществляют формирование П текущих зйачений цифрового кода, суммируя среднее значение с приращением через равные промежутки времени, вновь воспроизводят реальный цифровой код, сравнивают его с п-м текущим значением, определяют абсолютную погрешность измерения, и при ее значении, меньшем или равном половине заданной величины, продолжают формирование следующих п текущих значений цифрового кода по ранеее найденным приращению и среднему значению , а при значении абсолютной погрешности, большем половины заданной величины, для формирования последующих п текущих значений определяют новые среднее значение и прираi (Л щение цифрового кода, причем числа 1 выбирают из соотношения 1 « Zt, MOIKC где m - число каналов у максимальное время преобразования напряжения в цифровой код по одному каналу; сЛ- заданная абсолютная погрешность измерения-, 6 - максимум модуля второй производной измеряемых напряжений.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

3дц С01 R19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМИ

H ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3633699/24-21 (22) 03.08.83 (46) 15.12.84. Бюл.¹ 46 (72) В.С.Альтшулер, А.А.Васюхно, Л.Н.Волков, В.Н.Волнянский, А.В.Орлов и В.И. Филатов (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Вульвет Дж.Датчики в цифровых системах. И., Энергоиздат, 1981, с. 128-131.

2. Шушков Е.И. и др. Многоканальные аналого-цифровые преобразовате- ли. Л., "Энергия", 1975, с. 7-10. (54)(57) СПОСОБ ИН01 0КАНАЛВН01 0 ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, основаннный на циклическом опросе каналов, последовательном преобразовании каждого напряжения во временной интервал, число импульсов и цифровой код, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точностй измерения, при оп-. росе каждого из каналов цифровой код воспроизводится дважды, определяют приращение и среднее значение цифрового кода, осуществляют формирование

П, текущих зйачений цифрового кода, суммируя среднее значение с прираще„„SU„„1129538 А нием через равные промежутки времени, вновь воспроизводят реальный цифровой код, сравнивают его с и-м текущим значением, определяют абсолютную погрешность измерения, и при ее значении, меньшем или равном половине заданной величины, продолжают формирование. следующих и текущих значений цифрового кода по ранеее найденным приращению и среднему зна- чению, а при значении абсолютной погрешности, большем половины заданной величины, для формирования последующих п текущих значений определяют новые среднее значение и приращение цифрового кода, причем числа выбирают из соотношения где m — число каналов максимальное время преобра- зования напряжения в цифровой код по одному каналу;

У- заданная абсолютная погрешность измерения;

8 — максимум модуля второй произ- водной измеряемых напряжений.

1 11295

Изобретение относится к электри ческим измерениям и предназначено для использования при построении информационно-измерительных систем с

1преобразователем информации, поступающей от датчиков в виде постоянного или медленно меняющегося напряжения, Известен способ многоканального измерения напряжений, включающий од- 10 новременный опрос каналов, преобразование напряжения по каждому иэ каналов в цифровой код посредством преобразования измеряемого напряжения во временной интервал, заполнения его импульсами фиксированной частоты и подсчета количества импульсов, а также формирование выходных кодов по каждому из каналов (1 ).

Недостаток известного способа заключается в высокой трудоемкости практической реализации, связанной с необходимостью одновременного преобразования напряжений по всем каналам, что приводит с недопустимому возрастанию аппаратурных затрат уже при числе каналов более. десяти.

Наиболее близким к изобретению является способ многоканального измерения напряжений, предусматриваю30 щий циклический опрос каналов, последовательное преобразование каждого напряжения во временной интервал, число импульсов и цифровой код 2 .

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, обусловленная тем, что при значительном числе каналов возрастает величина интервала времени между соседними опросами каждого иэ каналов, и измеряемое напряжение успевает из- 40 мениться эа это время на значительную величину. Так при числе каналов, равном 100, средней скорости преобразования напряжения в код порядка 1 мс и максимальной скорости изменения входных напряжений 1В/с, абсолютнаяпогоешность преобразования составляет 100мВ. Кроме того, известный способ не позволяет исключить влияние помех на результат измерения, Цель изобретения - повьппение точ ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, .что согласно способу многоканального:измерения напряжений, основанно- 55 му на циклическом опросе каналов, последовательном преобразовании каждого напряжения во временной интер38

Вял, число импульсов и цифровои код, при опросе каждого из каналов цифровой код воспроизводят дважды, определяют приращение и среднее значение цифрового копа, ос шествляют формирование текущих значений циф" рового кода, суммируя среднее значение с приращением через равные промежутки времени, вновь воспроизводят реальный цифровой код, сравнивают его c и-м текущим значением 1 определяют абсолютную погрешность измерения, и при ее значении, меньmeM или равном половине заданной величины, продолжают формирование следующих ь текущих значений цифрового кода по ранее найденным приращению и среднему значению, а при значении абсолютной погрешности, большем половины заданной величины, для формирования последующих р текущих эначений определяют новые среднее значение и приращение цифрового кода, причем число ь выбирают иэ соотношения:

И II

< с 1 с

2 "

"макс где и — число каналов, Т вЂ” максимальное время преобразования напряжения в цифровой код по одному каналу;

d заданная абсолютная погреп1ность измерения;

g — - максимум модуля второй производной измеряемых напряжений;

На фиг.1 изображена временная диаграмма. поясн щая сущность способа многоканального измерения напряжения; на фиг.2 — функпиональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ многоканального измерения напряжений осуществляют следующим образом.

Порядок .опроса каналов может быть как жестким, определяемым программно, так и адаптивным, т.е. корректироваться в процессе проведения измерений в зависимости от активности датчиков. При переходе к опросу 1-ro датчика (канала) преобразование напряжения в код осуществляют дважды подряд, определяя соответствующие цифровые значения М;.1 — 1Ч,> и их разность Ь1. Преобразования по i-му каналу осуществляют сравнением напряжения по данному каналу с пилообразным. Среднее значение указанных

1129538 4 чает ко входу АЦП 6 соответствующий е датчик (канал ) . Число-импульсный код с выхода АЦП 6 через мультиплексор 5 поступает в накапливающие сумматоры 9 и 10 соответствующего кау-,нала, номер которого также определяется дешифратором 3. В сумматоре 9 осуществляется вычитание кодов соотю- ветствующего канала, т.е. формироу 10 вание приращения кода, в сумматоре

10 — определение среднего арифметического двух соседних значений преобразуемой величины (два последовательных значения кода с выхода АЦП 6 суммируются,и выходной код берется со сдвигом, что эквивалентно делеи- нию на два). На вход параллельного ф- сумматора 12 поступает среднее значение кода и приращение, умноженное на коэффициент, определяемый выходным кодом сумматора 14. Выход сумматора 12 соединен с выходом устрой ства и с одним из входов блока 13 сравнения, на второй вход которого я 25 поступает код из АЦП 6. Блок 13 стробируется сигналом с выхода дешифратора 3, на вход которого подается выходной сигнал блока 13, в зависимости от которого дешифратор 3 управляет мультиплексором 4.. При погрешности меньшей допустимой второе подряд преобразование величины в данном канале не производится, а. вход АЦП 6 подключается к следующему каналу.

Проведенные исследования показывают, что при максимальном модуле второй производной входного сигнала:

0,1 В/с, максимальном времени преоб" разования 1 мс, числе каналов 100 абсолютная погрешность преобразовас- ния может быть снижена по сравнению

«40 с известными способами по меньшей

ых мере на 1-2 порядка.

3 кодов ) ) принимают за начальное cp значение и осуществляют формировани текущего значения выходного кода по

i-му каналу, суммируя начальное зна чение с величиной Л)„ раз через ин тервалы времени Т „„ (на фиг.1 пол ченные значения цифрового кода обоз начены треугольниками).

В момент времени t, соответству щий окончанию преобразования по 1 -м каналу, переходят к преобразованию по (i +1) -му каналу, повторяя описан ные опирации.

Через интервал времени, равный, „,о,„ вновь преобразуют U„ â код, сравнивают его с текущим значением выходного кода, равным N „cp+ па и. о ределяютд",= 8„-N; -na((lc,ãäe К - коэ фициент пройорциойальности между входным напряжением и соответствующим ему кодом, При д" д„.6д"/2 переходят к опросу

Teyi (i+1 )- ãî канала, продолжая формирование выходного кода по 1-му каналу по старому алгоритму, т,е. исход из определенных ранее значений 41 и

) ; СР

В,случае О „)d"/2 по .торяют преобра зование напряжения в.цифровой код и образуют новые значения 11 и И cp .что проиллюстрировано на временной диаграмме (+1 ) -ro канала.

Устройство для реализации предла гаемого способа многоканального измерения напряжений (фиг.2 ) содержит генератор 1, двоичный счетчик 2, дешифратор 3, мультиплексоры 4 и 5, (например, ИМС 564 KII2), аналогоцифровой преобразователь (АЦП ) 6, кодовый преобразователь 7 параллель ного двоичного кода в унитарный (чи ло-импульсный), h блоков 8 формирова ния выходного кода, каждый из котор включает два накапливающих сумматора

9 и 10 блоки 11 умножения парал1 Э

45 лельный сумматор 12, блок 13 сравнения кодов и накапливающий сумматор 14, Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход счетчика 2, выхо-

50 ды которого соединены со входами дешифратора 3. Последний управляет мультиплексором,4, который подклюТаким образом, предлагаемйй способ обеспечивает значительное повышение точности измерения медленно меняющихся напряжений за счет учета характера изменения входных сигналов. В то же время при неизменной точности число каналов может быть увеличено в 10 раз, во столько же раз может быть увеличена производительность измерения.

1129538 и чф-й

ЛИМА

Составитель Л.Морозов

Техред Л. Коцюбняк Корректор В,Гирняк

Редактор М.Веселова

««» ««««««Ю «««««««««

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

Be@as 9444/35 .Тираж 7)О Подписное

ВНИИПИ Госфдарственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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