Способ преобразования напряжения в цифровой код с автоматической коррекцией результатовизмерений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

II AT!.. f

ТЕХ!:! х>1!1 Г,"

Зависимое от авт. свидетельства ¹

К,л. 42m, 14

Заявлено 16.XI.1965 (№ 1038266/26-24) с присоединением заявки №

МПК G 061

Приоритет

Опубликовано 12.IV.1967. Бюллетень № 9

Дат l or!> á !èêoÂÿíèÿ описания ЗО.VI. 1967

Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 681.142.07-523.8:53. .087.92:53.088.7 (088.8) Автор изобретения

С. М. Персии

Заявитель

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД

С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИЗМЕРЕНИЙ

Известны способы преобразования напряжения в цифровой код с автоматической коррекцией результатов измерений, при которых по результату измерения входной величины в первом цикле выбирают ближайший эталон и измеряют его во втором цикле. Окончательный результат измерения находят по формуле

Х=Хд — 3 д +3 ° где Xn r! З д рез> льтаты измерения входной величины и выбранного эталона, 3 — код, соответствующий выоран10 ному эталону. Степень повышения точности при подобной коррекции ограничена рядом факторов, среди которых следует особо отметить влияние случайной погрешности, увеличивающейся в результате коррекции, наличие скачков в зависимости систематической погрешности от измеряемой величины, связанных, например, с коммутащ!ей различных ключей практически не исключающихся при

20 коррекции, а также нелинейпocrь этой зависимости, уменьшаемую сравнительно мало. При этом быстродействие преобразоваш;я пони>кается вдвое.

Предложенный способ свободен от указанных недостатков и отличается тем, что кодирование измеряемого напряжения в первом цикле осуществляют в две ступени; на первой ступени прибли>кепно находят старшие разря- 30 ды кода числа, по которым выбирают ближайший эталон, используя ступенчатое уравновешивание, а на второй — находят зтладш!те разряды кода числа совместно с кодом ошибки; поло>кение первой ступени, установленное в первом цикле, сохраняют и во втором цикле, после чего находят код второй ступени, а результат измерения получают как разность показаний во второй ступени в двух циклах измерения с суммированием кода, соответству-! ощего выбранному эталону.

Прп автоматической коррекции находят разность между результатами измерения входrIor! и эталонной величин Մ— 3„,, как это непосредственно видно из приведенной выше формулы, т. е. точность нахождения собственно Х„и 3,Д особого значения не имеет. При достаточно большом числе эталонов значение выбранного эталона близко к значению измеряемой величины, поэтому на точность нахождения разности в принципе влияет лишь точность схемы, служащей для определения младших разрядов. Таким образом, в устройствах с автоматической коррекцией в качестве схемы определе;шя старших разрядов результата измерения может быть использована сравнительно грубая схема при условии, что состояние этой схемы прп измерении входной величины и эталона остается неизменным.!

95200

На фиг. 1 показана структурная схема самокорректирующегося устройства с двухступенчатым уравновешиванием; па фиг. 2 — схема (сомбинирован?(ого преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

В первом цикле пронзводится нзмерсш)с

Входной величины L и результыт измерения фиксируется на схемах 1 и 2. Прн нзмереllliil используется двухступенчатое уравнонешнна), и(13ходнон вс»i|(è н(>(Ilep (335) cac))ra 8 ур<1"»овешнвания служит для приближенного определеш(я старшего разряда десятичного шслы нли нескольких (целесообразно трех) стырншх разрядов двончног0 числа, нри этом к точно(ти этой схемы особых требований 1?(. предъявляется. В схеме 8 используется кякослибо ступенчатое уравнозсшнвыннс,:(я»ример уравновешнванис по способу сравнения н вычитыния, »ли единичных приращенft t(.

Схемы 4 уравновешивания осущсствля(от преобразование разности напря>ксш?й входного и уравновешивающего, набранного схемой

?. OH3 ЯВЛЯЕTC5i foi»(011 СХС>(01! И i%f0>KCT (?L(Tb построена по л)обому способу аналого-цифрового преобразования. В качестве схемы 4 может быть применен преобразователь со сравнением и Вычитанием, время-?»)!пуль«ив»"1 преобразователь н т. д.

Для упрощения устройства в схемах 8 и 4 следует использовать oorr(v)o схему срыв()е

»ия

Во втором цикле осуществляется подключение коммутытара 6 н измерение эталонного

»aIlp5I>KettrI5I, Выбирас i!OI 0 HO llo IO Kel»»O Tp»l

Г роВ схемы 1 по(;i(. IiepBof ЦнклЯ изме(?ения

В блоке 6 эталонов. В общем случае выбирают такой эталон, чтобы исключить необходимость его уран)ювсшивания схемой 1. 3ТО легко достигается, например, выоором 311;l÷åfi»é

2i — 1 э(аланов, равных 3(Unary (=-1, 2 ...Л .

2(х1 (аким Образам, ВО I)Topo?)(циклс нзъ)ср«ння положение с:семы 1 остается н«Измени(»м. I>олее того, для;меньшення случайной погрешности, целесообразно сохранить уравновешивающее напря>кение схемы 1, набранное н первом цикле измерс шя, на второй цикл, т. с. схемы 1 BO втором цикле ypaB»OBeu)HBa)r»51 нс работает, и уравновешньание осуществляется лишь схемой 2. Окончательный результат измерения в устройстве 7 обработки получается как разность результатов, полученных на реГИСТРЕ В ПСРВОМ И ВО ВТОРОМ ЦИКЛЯХ НЗМЕРСния, пл)ос число, соответствующее Выбра)шому эталону.

Предложенный способ может оыть использоBан и в устройствах с коррекцией результатов измерений посредством измерс))ия двух ближайших эталонов с последующей линей»ой интерполяцией.

По такому принципу могут быть построены весьма различные cx(ìû. Принцип и схемы преобразования, используемые В схемах урав»овешивання 8 и 4, могут быть как одинакоВы, так и совершенно различны.

Структурная схема преобразователя (см. фнг. 1) мо>кст быть использована при построении комйшированпых устройств, в которых, напрнмс-.р, в схеме уравновешивания 8 использу«тся способ; ы)3»спия и вычитания, 3 B cxe A)C уj) с(ВНОВС П!нйс! НИя 4 — СПОСОО СднНИ НЬ) Х прнраще)пй. В комби»ировынных устройствах, в кы цстие схемы уравновешивания нспользус. fc>I 13pcмя-и мпу льсный преоарызоватсль усср(?((ств(1, в которых в схеме 4 пснользо!H)H и(o()j)aзовыт«ль со Взвешенным сум)»)ровы1iH(1>1 )(с)П,) ЯЖСI! (! (!, )iа Рс)ОOTЯIОЩI! и . 3 (? СЖ И МС падс ц.та еднпичных прнращсний. В подабш>?х у«тра)? с !!)сlх р 3 3»ocTI, rY — 3; может быть

ЛСГKО ПО„ IУ С! с(Кaн В(. !1!>)И»с) ПРHРсlЩЕ(!(IЯ ВО

1? To()05(?11!кле из)l(P(tt)i5!. ЭТО УHPoH acò litlxoЖ Д(.1)! i С С К 0 P P С К Т? i () 0 13 111! I О ГО Р С 3 УЛ L Т Я Т 3 и 3 М (() С I I!i I f.

В сх ме у;)аннов H)HBaHHB комб(шировы!шага преобразователя (см. фиг. 2) использовано время-импульс:roe преобразование. Преабра)ователь 8 кода в напряжение управляется регистром 1. В первой ступени осуществляет«я грубое ступенчатое уравновсшивание (от ()0,»>trit(K знаi?сний K меньшим) . Импульсы со входа 9 через ключевую схему 10 поступают

i)a регистр 1, представляющий соаой счетчик, до момента срабатывания схемы 11 сравнения. Разность между измеряемым и набранным и первой ступени напря>кением преобраaóåòñÿ во второй ступени. Импульс запуска г)торой ступени поступает на вход 12, при этом запускается генератор 18 пилообразного наf)p5I>KelIH51, 01)pОKHpblв3ется TpHffcp 14 H H»iпульсы с генератора 16 через ключ (6 наступа(оf на схему 2, в качество которого использова» ревсрсшшый счетчик, содержащий доП О. (и f ГГС Л Ь)(bi Й ji Я 3 j) ЯД (! сl К К сl K Б ОЗ М О Ж Н О Гl Ср«полне»ие). ((3 ?альная уcfairoar(a счетчика 2 — код

0(00.00. Выбор эталонов осуществляется по

Г(0,>!Ожени!а реги(. .) (? сl 1.

Во втором цикле работает только время-нмГ? ) Л Ь С)l I и (I p С 0 О р Ы 3 О В с! ТЕЛ Ь, П р И ЭТО М С Х(. . М 3 2 переключены ны Вычптание. После двух циклов импульс но входу 17, если было перепал»ение, поступает на схему 1. Результирующий код снимается со схем 1 и 2.

В комбинировяш(ых устройствах на порядок iI(ieIibirracTc5t случайная погрешность от нестабильности коэффициента преобразования второго преобразователя. Значительно больше уменьшается погрешность нелинейности (например, пилообразного напряжения), степень ее компенсации составляет приблизительно Л раз (независима от характера нелинейности), т. е. значительно больше, чем в обычных устройствах с коррекцией, где это уменьшение незначительно.

Таким образом, использование В устройствах с автоматической коррекцией двухступецчатога уравновешивания позволяет существен;(o повысить точность преобразования и его быстродействие и не приводит к сколько-ни195200

5 будь существенному усложнению устройства, а нередко позволяет да>ке упростить его.

Предмет изобретения

Способ преобразования напряжения в цифровой код с автоматической коррекцией результатов измерений, при котором по результату измерения входной величины в первом цикле выбирают ближайший эталон и измеряют его во втором цикле, отлича(ощийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, кодирование измеряемого напря>кения в первом цикле осуществляют в две ступени, причем па первой ступени приближенно находят старшие разряды кода числа, по KJTopblM выбирают ближайший эталон, используя ступенчатое уравновешивание; а IIa g opoII — на5 ходят младшие разряды кода чпс а совместно с кодом ошибки; положение первой ступени, установленное в первыl цикле, сохраняют и

1i3 BTopoII цикл, после чего находят код Второй ступени, а результат измерения получают

10 как разность показаний во второй ступени в двух циклах измерения с суммированием кода, соответствующего выбранному эталону.