Устройство для преобразования аналоговой величины в код

 

Изобретение касается телеизмерений и может быть использовано для передачи сигналов время-импульсной модуляции через канал связи. С целью расширения функциональных возможностей за счет возможности контроля входных сигналов введены гистерезисный элемент 14, нелинейное звено 15, интегратор 16, нуль-орган 17, элемент НЕ 18 и элемент И. Устройство дает возможность контроля за аналоговой величиной при выходе ее за границы рабочего диапазона . 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 M 1/52, 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (61) 1541779 (21) 4813156/24 (22) 16,03.90 (46) 23.09.92. Бюл, М 35 (71) Криворожское отделение Всесоюзного научно-.исследовательского института по автоматизированному электроприводу в промышленности. сельском хозяйстве и на транспорте (72) M.Å.áåðlàë (56) Авторское свидетельство СССР- % 1541779. кл. Н 03 М 1/52, 07,04.87 (и рототип).

„„SU „„1764163 А2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОЙ ВЕЛИЧИНЫ В КОД (57) Изобретение касается телеизмерений и может быть использовано для передачи сигналов время-импульсной модуляции через канал связи. С цепью расширения функциональных возможностей за счет возможности контроля входных сигналов введены гистерезисный элемент 14, нелинейное звено 15, интегратор 16, нуль-орган 17, элемент

НЕ 18 и элемент И. Устройство дает возмо>кность контроля за аналоговой величиной при выходе ее за границы рабочего диапазона, 8 ип.

1764163

20

30

40

3

Изобретение относится к телеизмерениям и может быть использовано для передачи сигналов время-импульсной модуляции через канал свлзи.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей эа счет

Возмо>кности контроля входных сигналов.

На фйг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — временнал диаграмма работы передающей части устройства; на фиг,3 — прймер схемной реализации узла сравнейия и гистерезисногб элемейта; на фиг;4 — пример схемной реализации распределителя импульсов; на фиг,5 — пример схемной реализации управллющего устройства; на фиг.6 — пример схемной реализации нелинейного элемента и интегратора; на фиг.7 — временная диаграмма работы npu.-.

eMíîé части устрбйства; на фиг,8 — алгоритм работы управляющего устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, генератор 2 линейно-изменяющегося напря>кения, первый формирователь 3, элемент 4 ИЛИ, второй формирователь 5. компаратор 6, распределитель 7, первый и второй ключи 8, 9, генератор.10 импульсов эталойной частоты, первый и второй счетчики 11, 12 импульсов, блок 13 управления, гистерезисный элемент

14, нелинейный элемент 15, интегратор 16, нуль-орган 17, элемент НЕ 18, элемент И 19.

Фиг.3 содержит резисторы 20 и 21, опе. рационный усилитель 22, резисторы 23, 24 и диод 25.

Фиг.4 содержит ключ 26. счетчик 27, дешифратор 28, Фиг.5 содержит элементы 29, 30 ввода;- блоки 31, 32 соответственно памяти и мйкропроцессора, элемент 33 вывода.

Фиг.6 содержит диод 34, резистор 35, резистор 36. операционный усилитель 37, конденсатор 38, Устройство работает следующим образом.

Генератор t прямоугольных импульсов формирует последовательность сигналов .(фиг,2а), которая поступает на входы генератора 2 линейно-изменяющегося напряжения, формирующего напряжение треугольной формы (фиг.2б), и формирователя 3 синхронизирующих импульсов (фиг,2г), срабатывающего по срезу приходящих прямоугольных импульсов. В точках 81 и 82 (см. фиг.26), когда линейно-изменяющееся напряжение проходит снизу вверх уровень, соответствующий аналоговой величине (обозначена сплошной горизонтальной линией на фиг:2б), напряжен 1е на выходе компаратора 6 меняет свой знак, и срабатывает гистерезисный элемент 14, изменяя свой выходной сигнал с поло>кительного на отрицательный (см. фиг.2в), при этом формирователь 5 выдает короткий информационный импульс(фиг.2д). Синхронизирующий и информационный импульсы через элемент 4 ИЛИ образуют последовательность, приведенную на фиг.2е

В связи со спецификой характеристики гистерезисного элемента 14 его срабатывание в противоположном направлении (из

"минуса" в "плюс") происходит в точках ВЗ и

84 (см. фиг.2б), Через точки 83 и 84 проходит горизонтальнал пунктирная прямал, отстоящал от непрерывной прямой, соот15 ветствующей аналоговой величине, на ширину эоны: гистерезиса гистерезисного элемента 14. Периодический сигнал гистерезисного элемента 14 преобразуетсл нелинейным элементом 15 таким образом, что сигнал положительной полярности ослабляется, а отрицательный — проходит без изменений (фиг.2>к). Амплитуда отрицательного сигнала и постоянная времени интегрирования интегратора 16 выбраны таким образом, что.йереход интегратора 16 в состояние насыщения из "плюса" в "минус" происходит за время 0,005Т (Т вЂ” период линейно-изменяющегося напряжения). Ал nлитуда же положительного сигнала обеспечивает переход интегратора l6 из состолния "отрицательного" насыщения в

"положительное" за гораздо больший промежуток времени — 0.5Т (фиг,2з). В моменты перехода напряжения интегратора 16 через нуль срабатывает чуль-орган 17 (фиг,2и) и через элемент 18 НЕ запрещает прохождение импульсов с выхода элемента 4 ИЛИ (фиг.2е) на выход элемента 19 И (фиг.2л), Однако как видно из фиг.2, на участке! длл которого аналоговая величина находится в границах рабочего диапазона, периодические сигналы запрета (фиг.2к) не оказывают влияния на прохождение импульсов (фиг,2е) через элемент 19 И (фиг.2л), так как приходлтсл на йерабочий отрезок (ниспада1ощий) линейно-изменяющегося напря>кения.

На участке tl показан случай, когда аналоговая величина находится вблизи нижней границы рабочего диапазона. Условия переключений гистерезисного элемента 14 отсутствуют, так как ни одна из точек линейно-изменяющегося напряжения (фиг.2б) не выходит "ниже" пунктирной горизонтальной прямой. При этом напряжение интегратора 16 постепенно переходит через нуль (гочка 31 на фиг,2з) и через нуль-орган

17, элемент 18 НЕ формируетсл запрет на выдачу импульсов в канал связи через элемент t9 И (фиг.2л).

1764163

На участке Ш показан случай, когда ана- мыкая ключ 9. При этом счетчик 11 прекралоговая величина отошла "вверх" от нижней щает, а счетчик 12 начинает счет (фиг.2ж). В границы рабочего диапазона на ширину 30" момент поступления последующего(третьены гистерезиса гистерезисного элемента ro по счету) импульса на первый вход рас14, чем создались условия для возобнов- 5 пределителя 7, очередное срабатывание ления его периодических переключений. последнего приводит к размыканию ключа

Напряжениеинтегратора16(фиг.2з)немед- 9 и остановке счетчика 12. Последующие ленно уходит в зону отрицательных значе- импульсы, поступающие на первый вход ний, запрет на прохождение импульсов распределителя 7 в силу особенности исчерез элемент 19 И снимается (фиг.2л). Ког- 10 полнения (фиг.4), не вызывают изменения да после снятия запрета на выходе элемен- его состояния до выдачи блоком 13 управлета 19 И восстанавливается импульсный ния очередного сигнала "сброс", асинхронсигнал(фиг.2л), то интервал между импуль- ного по отношению к входным импульсам. сами пары, несущий информацию об анало- При этом его период должен быть выбран говой величине, обеспечиваетсядостаточно 15 заведомо большим периода входных имразличимым для последующего измерения. пульсов.

Таким образом, использование гистере- Непосредственно перед выдачей очезисного элемента исключает возможность редного сигнала "сброс" блок 13 управления сближения импульсов пары на недопустимо считывает со счетчиков 11, 12 кодовую комблизкое, неразличимое приемником рассто- 20 бинацию чисел to и тд, эквивалентную врея ние. меиным интер,.лам, которые образованы

На участке IV (фиг.2) показан случай, тремя последовательно поступившими на когда аналоговая величина вышла "вверх" первый вход распределителя7импульсами. за границу рабочего диапазона. Переключе- Далее блок 13 управления выполняет обрания гистерезисного элемента 14 прекрати- 25 ботку чисел tp и тд в соответствии с алгорит- лись, однако полярность его напряжения мом, приведенным на фиг.8. (фиг.2в) обеспечивает "минусовый" сигнал Как следует из алгоритма, возможны на выходе интегратора 16 (фиг.2з). Запрет три характерные ситуации для сигнала, пона прохождение импульсов (фиг.2е) снят, и ступающего из канала связи на вход распречерезэлемент19Ипроходяттолькосинхро- 30 делителя 7. Пепвая приведена на фиг.7 и низирующие импульсы с периодом, равным соответствует участкам I u III на фиг.2. Сумпериодулинейно-изменяющегося напряже- ма интервалов, образованных л обыми трения (фиг,2б). Скважность сигнала генерато- мя последовательно поступившими на вход ра 1 прямоугольных импульсов (фиг.2а) распределителя 7 импульсами. равна перивыбрана равной двум. 35 оду T линейно-изменяющегося напряжения

Для участка 1, когда аналоговая величи- (фиг.2б), на не выходит за пределы рабочего диапазона, преобразование импульсного Блок 13 управления проверяет это услосигнала, поступающего с выхода элемента вие и при его выполнеййи делает вывод о

19 И (фиг.2л и 7а) через канал связи на 40 том, что полезный сигнал поступил из канапервый вход распределителя7, вчисленное ла связи без помех и сбоев, а также, что значение выполняется путем заполнения аналоговая величина находится в рабочем временного интервала импульсами эталон- диапазоне. После выявления меньшего из ной частоты с последующим пбдсчетом этих чисел: tp и д управляющее устройство вывоимпульсов, Установка распределителя 7 и 45 дит его в качестве числового эквивалента счетчиков 11, 12 в исходное состояние npo" аналоговой величины. Вторая ситуация хаисходит после кратковременной подачи сиг- рактеризуется отсутствием сигнала в канале нала "сброс" (фиг,76) с выхода блока 13 связи (участок II фиг,2). При этом сумма чиуправления на вторые входы этих элемен- сел tp и тл равна нулю, что свидетельствует тов, При этом ключи 8 и 9 разомкнуты, 50 о выходе аналоговой величины за нижсчетчики 11, 12 обнулены. В момент поступ- нюю границу рабочего диапазона. При ления на первый вход распределителя 7 им- третьей ситуации, что соответствует участпульса он срабатывает и выдает сигнал на ку!Ч (фиг.2) из канала связи поступаюттольэамыкание ключа 8 (фиг.7г), который соеди- ко опорные импульсы с периодом Т, так как няет вход счетчика 11 с выходом генератора 55 информационный импульс не формируется

10 импульсов эталонной частоты. Счетчик (фи".2á, участок И). Распознала ие этого

11 н ч начинает счет этих импульсов (фиг.7е). случая блоком 13 управленио. ирп;лзводится

При поступлении следующего импульса на по тому, что один из интервалов to или тл первый вход распределителя 7 он вновь равен периоду Т, При этом в соответствии с срабатывает(фиг.7д), размыкая ключ 8иза- алгоритмом блока 13 управлени» делается

1764163 вывод о выходе аналоговой величины за верхнюю границу рабочего диапазона.

Таким образом, за счет введения в известное устройство дополнительного элемента И, нелинейного звена, интегратора, нуль-органа, 5 элемента НЕ, гистерезисного элемента обеспечивается возможность контроля за аналогоsoA величиной даже при выходе ее за границы рабочего диапазона, что па сравнению с прототипом расширяет функциональные возмож- 10 ности устройства и повышает надежность контроля технологических процессов, Формула изобретения

Устройство для преобразования аналоговой величины в код по ав г: с в. ¹ 1541779, 15 I о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля входных сигналов,в него введены гистерезис4ый элемент, нелинейный элемент, интегратор, нуль-орган, элемент HE и элемент И, включенный между выходом элемента ИЛИ и клапаном связи. а гистерезисный элемент введен в разрыв связи между выходом компаратора и входом второго формирователя, вход K01 орого обьединен с входом нелинейного элемента, выход которого через последовательно соединенные интегратор, нуль-орган и элемент НЕ соединен со вторым входом элемента И

1764163 уРаl

Вкось цапман

C cra

1764163

%uz. 7

1764163

Р

6> -,оезулчл от счета счепьччха < ;

Cp -,.езулбтам счетно сУатч хо Я

7 -аерс ад линейного чгиеихняцьъоса нолряо4сеню

Фиг, d

Составитель IO.Ñïèðèäoíîâ

Редактор Е.Полионова Техред M.Mîðãåíòàï Корректор О.Густи

Заказ 3463 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