Преобразователь выходных сигналов параметрических датчиков в код

 

Изобретение относится к технике аналого-цифрового преобразования и может быть использовано в измерительно-информационных системах и системах регулирования . Целью изобретения является повышение точности. Преобразователь работает циклически в соответствии с периодами тока , питающего опорный и измерительный датчики, на выходе которых формируются напряжения, сдвинутые по фазе. На первом этапе осуществляется интегрирование положительных полуволн выходных напряжений датчиков с помощью опорного и измерительного интеграторов. На втором этапе, когда оба выходных напряжения датчиков становятся отрицательными, в б.токе управления и регистрации осуществляется подсчет импульсов тактовой частоты с помощью счетчика импульсов, код с выхода которого управляет выходным сигналом резистивной матрицы, на вход которой поступает сигнал с выходного опорного интегратора. При совпадении на нуль-органе сигналов с резистивной матрицы и измерительного интегратора подсчитанный код фиксируется и схема возвращается в исходное состояние, подготавливая новый цикл преобразования. При § этом точность повышается за счет раздельл ного управления интегрированием полуволн f опорного и измеряемого напряжений, что исключает влияние нестабильности фазового сдвига в зависимости от величины измеряемого параметра. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. 5 оо со 05 Ю СО ГчЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Н 03 М 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4058751/24-24 (22) 24.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. Н. Турбабин и Г. А. Николаев (53) 681.142 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 398008, кл. Н 03 М 1/00, 1969. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В ЫХОДНЫХ

СИГНАЛОВ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В КОД (57) Изобретение относится к технике аналого-цифрового преобразования и может быть использовано в измерительно-информационных системах и системах регулирования. Целью изобретения является повышение точности. Преобразователь работает циклически в соответствии с периодами тока, питающего опорный и измерительный датчики, на выходе которых формируются напряжения, сдвинутые по фазе. На первом

„„SU„, 1336232 А1 этапе осуществляется интегрирование положительных полуволн выходных напряжений датчиков с помощью опорного и измерительного интеграторов. На втором этапе, когда оба выходных напряжения датчиков становятся отрицательными, в блоке управления и регистрации осуществляется подсчет импульсов тактовой частоты с помощью счетчика импульсов, код с выхода которого управляет выходным сигналом резисти вной матрицы, на вход которой поступает сигнал с выходного опорного интегратора. При совпадении на нуль-органе сигналов с резистивной матрицы и измерительного интегратора подсчитанный код фиксируется и схема возвращается в исходное состояние. подготавливая новый цикл преобразования. При этом точность повышается за счет раздельного управления интегрированием полуволн опорного и измеряемого напряжений, что исключает влияние нестабильности фазового сдвига в зависимости от величины измеряемого параметра. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.

1336232

Изобретение относится к технике аналого-цифрового преобразования и может быть использовано в измерительно-информационных системах регулирования с цифровыми регуляторами.

Цель изобретения — повышение точности

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Преобразователь содержит опорный 1 и измерительный 2 датчики, резистивную матрицу 3, блок 4 управления и регистрации, коммутационные ключи 5 и 6, опорный 7 и измерительный 8 интеграторы с разрядными ключами 9 и 10, нуль-орган 11. Блок 4 управления и регистрации содержит компараторы 12 и 13, элемент ИЛИ-HE 14, элемент

И 15, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, генератор 17 импульсов, счетчик 18 импульсов, узел 19 регистрации. Входы опорного 1 и измерительного 2 датчиков объединены и являются шиной 20 питания.

Устройство работает циклически следующим образом.

Каждый цикл преобразования равен одному периоду тока, питающего датчики по шине 20, и разбивается на три этапа. В исходном состоянии коммутационные ключи 5 и 6 разомкнуты и разрядные ключи 9 и 10 отключены. На выходе нуль-органа 11 присутствует логическая единица. В первичной цепи датчиков протекает ток i = I cosset.

На первом этапе в момент времени (фиг. 2), когда напряжение на выходе одного из датчиков 1 уже равно нулю, а на выходе другого датчика 2 напряжение запаздывает по фазе, блок 4 управления и регистрации выходным напряжением одного из компараторов 12 замыкает ключ 5 и на вход интегратора 7 поступает напряжение с выходной обмотки датчика 1. Начинается интегрирование положительной полуволны синусоидального напряжения. В момент времени t (фиг. 2), когда напряжение на выходе датчика равно нулю, компаратор 13 замыкает ключ 6 и на интегратор 8 поступает напряжение с датчика 2, при этом начинается интегриро ва ние его положительной полуволны. В момент 1 (фиг. 2), когда напряжение с выхода датчика 1 становится равным нулю, компаратор 12 размыкает ключ 5, и интегрирование напряжения на интеграторе 7 прекращается. На выходе интегратора 7 образуется напряжение U, = uJI М А,, где М = const — взаимная индуктивность между обмотками датчика; А, — масштабный коэффициент интегратора.

В момент t, (фиг. 2), когда напряжение на выходе датчика 2 становится равным нулю, компаратор 13 размыкает ключ 6, прекращая интегрирование сигнала с датчика 2 на интеграторе 8. На выходе интегратора 8

1О

2 образуется напряжение U = « И1„М„А, где М» — — var — взаимная индуктивность между обмотками датчика 2; А — масштабный коэффициент интегратора 8. На этом этапе заканчивается цикл интегрирования входных сигналов. Ключи 5 и 6 разомкнуты, на интеграторах 7 и 8 запоминаются напряжения U» и Uo.

На втором этапе в момент времени t, на входах обоих компараторов 12 и 13 напряжение равно логическому нулю и на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 появляется сигнал, равный логической единице. Этот сигнал поступает на счетчик 18,, разрешая счет, а также поступает на узел 19 регистрации, разрешая прием кода со счетчика 18, поступает на один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и на один из входов элемента И 15. На второй вход элемента И 15 подается сигнал логической единицы, который выдает нуль-орган 11 при раскоммутированных ключах резистивной матрицы 3 и неравенстве напряжений UÄ Än U,.

На выходе элемента И 15 появляется логическая единица, которая подается на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, на выходе которого остается логический нуль (ключи 9 и 10 остаются в исходном состоянии), а также генератор 17 импульсов, который начинает вырабатывать импульсы, поступающие на счетчик 18 и преобразуемые им в код. Выходному коду счетчика 18, который передается на резистивную матрицу 3, однозначно соответствует положение коммутационных ключей матрицы. В процессе коммутации ключей на выходе резистивной матрицы 3 происходит изменение выходного сигнала.

В момент времени („(фиг. 2) при достижении равенства напряжений с выхода интегратора 8 и с выхода резистивной матрицы 3 поступающий на вход нуль-органа 11 на его выходе сигнал изменяется с логической единицы на логический нуль, приводя к закрыванию элемента И 15 и прекращению работы генератора 17. Счетчик 18 останавливает счет и выдает на выходе код п, фиксирующийся в узле 19 регистрации и однозначно соответствующий положению ключей резистивной матрицы 3:

2 ц» 1, % ш 1м М» Аг. к M з з . цр. „.У,.А где k = k —, - — — коэффициент пропорА

4 1Я циональности. Величина кода и пропорциональна взаимной индуктивности обмоток измерительного датчика 2 и не зависит от нестабильности напряжения питания и от фазового сдвига между выходными напряжениями датчиков. Поскольку взаимная индуктивность функционально связана с измеряемым параметром Х, код и однозначно соответствует параметру Х.

1336232

Третий этап. В момент времени (фиг. 2) кодирование и считывание кода заканчиваются. Логический нуль, поступающий с элемента И 15 на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, вызывает на его выходе появление логической единицы, которая вызывает замыкание разрядных ключей 9 и 10, разряжающих емкости интеграторов 7 и 8, после чего они снова размыкаются. В момент времени t = t, + Т на выходе элемента ИЛИ-НЕ вновь появляется логический нуль, который сбрасывает выходной код счетчика 18 и отключает входы узла 19 регистрации, на выходе которого остается запомненное значение кода. Ключи резистивной матрицы 3 возвращаются в исходное положение. На этом полный цикл преобразования заканчивается. В начале нового цикла при интегрировании входных сигналов нарушается равенство напряжений на входах нуль-органа 11 и на выходе его вновь появляется исходный сигнал. Новый цикл преобразования начинается в момент времени

15 = to + Т.

Повышение точности преобразования достигается за счет раздельного управления интегрированием полуволн опорного и измеряемого напряжений, поступающих с выхода опорного и измерительного датчиков, что исключает влияние нестабильности фазового сдвига между напряжениями в зависимости от изменения измеряемого параметра.

Формула изобретения

1. Преобразователь выходных сигналов параметрических датчиков в код, содержащий опорный и измерительный датчики, входы которых объединены и являются шиной питания, а выходы через соответствующие первый и второй коммутационные ключи подключены к первым входам соответственно опорного и измерительного интеграторов, первые выходы которых подключены к первым входам соответственно резистивной матрицы и нуль-органа, выход которого соединен с первым входом блока управления и

15 регистрации, второй вход которого подключен к выходу опорного датчика, а первый и второй выходы соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутационных ключей, и первый и второй разрядные ключи, информационные входы которых соединены с вторыми выходами соответственно опорного и измерительного интеграторов, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго разрядных ключей, управляющие входы которых объединены и подключены к третьему выходу блока управления и регистрации, четвертые выходы которого соответственно соединены с вторыми входами резистивной матрицы, выход которой соединен с вторым входом нуль-органа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выход измерительного датчика подключен к третьему входу блока управления и регистрации.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок управления и регистрации выполнен на первом и втором компараторах, элементе И, элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, генераторе импульсов, узле регистрации, счетчике импульсов и элементе ИЛИНЕ, входы которого соответственно соединены с выходами первого и второго компараторов и является первым и вторым выходами блока управления и регистрации, первым входом которого является первый вход элемента И, вторым и третьим входами — входы соответственно первого и второго компараторов, а третьим выходом — выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого объединен с входом генератора импульсов и подключен к выходу элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, управляющими входами узла регистрации и счетчика импульсов и подключен к выходу элемента ИЛИ-HE. при этом выход генератора импульсов соединен со счетным

40 входом счетчика импульсов, выходы которого соответственно соединены с информационными входами узла регистрации и являются четвертыми выходами блока управления и регистрации.

1336232

Мых иг. 2

Составитель В. Вотов

Реда к то о р В. Пет р а ш Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 3814/55 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4