Преобразователь сигналов датчиков переменного тока

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий аналого-цифровой преобразователь , первый и второй интеграторы, первый и второй ключи, датчик и источник опорного напряжения, выход которого соединен с входом датчика, выходы первого и второго ключей соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходами устройства, о тл и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования , в него введены коммзггатор, первый и второй выпрямители, первый и второй блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, цифроаналоговьй преобразователь , регистр и блок управления , выход источника опорного напряжения соединен с входом блока управления , первым входом коммутатора и через второй выпрямитель с входом второго ключа, выход датчика соединен с вторым входом коммутатора, выход которого через первый выпрямитель .соединен с входом первого ключа, а .управляющий вход коммутатора объединен с первыми входами элементов И первого блока и подключен к первому выходу блока управления, выход второго интегратора соединен с эталонным входом цифроаналогового преобразователя , выход которого соединен с эталонным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к соответствующим входам регистра, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второго блок, выходы которого соединены с первыми входами элементов ИЛИ блока, вторые входы элементов И первого блока соединены с шиной источника питания, а выходы - с вторыми входами элементов ИЛИ блока, выходы которого соединены с соответствующими цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, второй выход блока управления соединен с .управляющими входами первого и второго ключей, третий выход - с управляющими входами первого i второго интеграторов, четвертый выход - с вторыми входами элементов И второго о блока, а пятый выход подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя. 2. Преобразователь по пЛ, отличающийся тем, что блок управления состоит из усилителя-ограничителя , счетчика, трех инверторов и двух элементов И, вход блока управления соединен с входом усилителя-ограничителя , выход которого соединен с входом счетчика, с первым

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) ((!) (5!)4 Н 03 M 1/06 сесоюзнм

Ц.! ":...; -.;

-. - АЯ

),-ИИЛИО ТЕМ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3715062/24-24 (22) 14 ° 02.84 (46) 30.09. 85, Бюл. К 36 (72) M.Õ.Øóáîâ, В.С.Селезнев и В.В.Чардымов (53) 681.325(088.8) (56) Смолов В.Б. и др. Универсальные электронные преобразователи информа: ции.Л.: Машиностроение, 1971, с.183, 184.

Авторское свидетельство СССР

Р 756629, кл. Н 03 К 13/20, 1978. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ

ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий аналого-цифровой преобразователь, первый и второй интеграторы, первый и второй ключи, датчик и источник опорного напряженйя, выход которого соединен с входом датчика, выходы первого и второго ключей соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выход первого интегратора соединен с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходами устройства, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены коммутатор, первый и второй выпрямители, первый и второй блоки элементов И, блок. элементов ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь, регистр и блок управления, выход источника опорного напряжения соединен с входом блока управления, первым входом коммутатора и через второй выпрямитель с входом второго ключа, выход датчика соединен с вторым входом коммутатора, вы- ход которого через первый выпрямитель .соединен с входом первого ключа, а .управляющий вход коммутатора объеди нен с первыми входами элементов И первого блока и подключен к первому выходу блока управления, выход второго интегратора соединен с эталонным входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с эталонным входом анапого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к соответствующим входам регистра, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второго блока, выходы которого соединены с первыми входами элементов ИЛИ блока, вторые входы элементов И первого блока соединены с шиной источника питания, а выходы — с вторыми входами элементов ИЛИ блока, выходы которого соединены с соответствующими цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, второй . выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго ключей, третий выход — с управляющими входами первого Н второго интеграторов, четвертый выход — с вторьь(и входами элементов И второго с блока, а пятый выход подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о тличающийси тем, что блок управления состоит из усилителя-ограничителя, счетчика, трех инверторов и двух элементов И, вход блока управления соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом счетчика, с первым

1182671 входом первого элемента И и через первый инвертор - с первым входом второго элемента И, первый выход счетчика соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и .через второй инвертор — с вторым выходом блока. управления, второй выИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.

Целью изобретения является повышение точности преобразования сигналов переменного тока.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг.2— функциональная схема блока управле- !О ния.

Преобразователь содержит датчик 1,. источник 2 опорного напряжения, выход.которого соединен с входом датчика 1., первый и второй ключи 3 и 15

4, первый интегратор 5, выход которого соединен с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6 и второй интегратор 7, выход первого ключа 3 соединен с входом 2б первого интегратора 5, а выход второго ключа 4 соединен с входом вто.рого интегратора 7, последовательно соединенные коммутатор 8 и первый выпрямитель 9, выход которого соеди- д нен с входом, первого ключа 3, второй выпрямитель 10, выход которого соединен с входом второго ключа 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, блок 12 управления, регистр

13, первый и второй блоки элементов

14,15 И,и блок элементов 16 ИЛИ, выход источника 2 опорного напряжения соединен с входами блока 12 управления, выпрямитель 10 и первым входом коммутатора 8, второй вход которо. го соединен с выходом датчика 1, а управляющий вход - с первым выходоь блока 12 управления, второй выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей

3 и 4, третий выход — с управляющими входами интеграторов 5 и 7, четвертый ход счетчика подключен к первому выходу блока управления и через третий инвертор к четвертому выходу блока управления, выходы первого и второго элементов И соединены с третьим и пятым выходами блока управления соответственно. выход — с вторыми входами второго блока элементов 15 И, пятый выход— с управляющим входом АЦП 6, эталон . ный вход которого соединен с выходом

ЦАП 11. Выходы АЦП являются выходами устройства н соединены с входами регистра 13, выходы которого соединены с первыми входами второго блока элементов 15 И, выходы которых соединены с первыми входами блока элементов ИЛИ, выходы которых соединены с цифровыми входами ЦАП 11, вторые входы блока элементов 16 ИЛИ соединены с выходами первого блока элементов 14 И, первые входы которых подключены к первому выходу блока 12 управления, а вторые входы — к шине источника питания, выход интегратора

7 соединен с эталонным входом ЦАП 11 1"

На фиг. 2 представлена функциональная схема блока 12 управления, вход которого соединен с входом усилителя-ограничителя 17, выход которого соединен с входами счетчика 18, пер вым входом первого элемента 19 И, и через первый инвертор 20 — с первым входом второго элемента 21 И, первый выход счетчика 18 соединен с вторыми входами первого и второго элементов

19 и 21 И и через инвертор 22 - с вторым выходом блока 12 управления, второй выход счетчика 18 соединен с первым выходом блока 12 управления и через третий инвертор 23 с четвертым выходом блока 12 управления, выходы первого и второго элементов

19 и 21 И соединены с третьим и четвертым выходами блока 12 управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразование сигнала происходит в два цикла. В одном иэ них происха1182671

tO сигопор-! э

ЦАП 119

АЦП 6;

2 ° пидит определение величины отношения коэффициентов сигнального и опорного каналов.

Сигнальный канал включает коммутатор 8, первый выпрямитель 9, первый ключ 3 и первый интегратор 5.

Опорный канал включает второй выпрямитель 10, второй ключ 4, второй интегратор 7 и цифроаналоговый, преобразователь (ЦАП)1!.

Сигналы, управляющие режимами работы сигнального и опорного каналов, формируются в блоке 12 управления из напряжения, питающего датчик.

t .

Усилитель-ограничитель 17 формирует прямоугольные импульсы из напряжения, питающего датчик, которые поступают на вход двоичного счетчика 18. С второго выхода счетчика

RO сигналы подаются на управляющий вход коммутатора 8 и на вход второй группы элементов И 15, осуществляя поочередное подключение к выпрямителю 9 измеряемого сигнала и напря 25 жения, питающего датчик, на время равное двум периодам сигнала, а так. же подачу кода, состоящего иэ всех "единиц" {с выхода группы элементов 15 И) на вход ЦАП 1!. Сигнал с второго выхода счетчика 18 через инвертор 23 подается на первую группу элементов 14 И осуществляя подачу кода иэ регистра 13 на вход ЦАП 1 1.

Проинвертированный инвертором 22 сиг-35 нал с выхода I-разряда счетчика подается на управляющие входы аналоговых ключей 3 и 4,осуществляя подключение выпрямленных измеряемого напряжения и

;напряжения, питающего датчик,к соответ о .; ствующим интеграторам на время, равное. одному периоду измеряемых сигналов.Из

1.. сигналов первого с выхода счетчика 18 и С выхода усилителя-ограничителя 17 с помощью элемента 19

Н формируется сигнал, поступающий

;на управляющие входы интеграторов 5 и 7, осуществляя разряд конденса/ торов в интеграторах в течение времени,равного половине периода измеряемого сигнала. Из сигналов с выхода I-разряда счетчика !8 и проинвертированного сигнала с выхода усилителя-ограничителя с помощью элемента 21 И формируется управля- 55 ющий сигнал, который поступает на управляющий вход АЦП и определяет начало преобразования АЦП.

При определении величины отношения коэффициентов передачи сигнального и опорного каналов напряжения с источника 2 опорного напряжения поступает на второй выпрямитель 10 и через коммутатор 8 на первый выпрямитель 9. Коммутатор 8 осуществляет. поочередное подключение к первому выпрямителю 9 сигнала с выхода датчика 1 и напряжения. источника 2, питающего датчик 1, на время, равное двум периодам преобразуемого сигнала.

С выходов выпрямителей 9 и 10 сигналы поступают соответственно на ключи

3 и 4, обеспечивающие подключение выпрямленного сигнала на выходы интеграторов 5 и 7 в течение одного периода преобразуемого сигнала. С выхода первого интегратора 5 напряжение постоянного тока подается ка измерительный вход АЦП 6. С выхода второго интегратора 7 напряжение постоянного тока поступает на эталонный вход ЦАП 11, на цифровые входы которого в этот момент через элементы 14 И и 16 ИЛИ поступают единицы во всех разрядах. Все "еди-. ницы" на цифровые входы ЦАП 11 подаются для установки максимального коэффициента передачи. С выхода

ЦАП 11 напряжение поступает на опорный вход АЦП 6, В результате преобразования на выходе АЦП 6 получается код отношения нг где К < — коэффициент передачи нального тракта;

К вЂ” коэффициент. передачи ного трак.та до ЦАП 1 е К вЂ” коэффициент передачи

К вЂ” коэффициент передачи

U — напряжение источника акт тающего датчик 1.

Полученный код из АЦП 6 записывается в регистр 13.

В другом цикле на вход сигнального канала через коммутатор 8 подается сигнал с выхода датчика, а на цифровой вход ЦАП 11 через элементы

15 И и 16 ИЛИ подается код регистра

13, устанавливающий коэффициент передачи ЦАП 11 в зависимости от величины отношения коэффициентов передачи сигнального и опорного каналов, полученного в предыдущем цикле.

1182671

Ба Ki 5

Оа К, Unpr К К 8 К а д

К ° К ° К U1 ! Ппит

ВНЦЩЩ Заказ 6119/55 Тираж 871 Доддисное филиал ШЙ ЧЬтейт", r.Ужгород, ул.Проектная 4

В результате преобразования во втором цикле получается код отношения где U — напряжение с выхода датчиа ка 1.

Таким образом, в результате преобразованйя за два цикла получается код, эквивалентный отношению U>/U„„ мит который не зависит от коэффициентов передачи сигнального и опорного каналов. Причем учет этих коэффициентов проведен без использования стабильного источника напряжения.