Функциональный преобразователь синусоидальных сигналов частота-код


 

H03M1/88 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2573281:

Сухинец Жанна Артуровна (RU)
Сухинец Антон Валерьевич (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться в датчиках неэлектрических величин, в информационно-измерительных устройствах при контроле и управлении технологическими процессами в диапазоне частот. Достигаемый технический результат - повышение точности и быстродействия. Функциональный преобразователь синусоидальных сигналов частота-код содержит электронно-управляемый фазовращатель, компаратор фаз, ключ, одновибратор, функциональный генератор развертки, преобразователь напряжение - код и микроконтроллер. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться для работы с различными датчиками неэлектрических величин в частоту синусоидальных сигналов в информационно-измерительных устройствах при контроле и управлении технологическими процессами и в других отраслях промышленности для прецизионного измерения отклонений частоты от номинального значения в определенном диапазоне частот.

Известен частотомер номинальных значений (Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высшая школа, 1981. С. 150-153), в котором импульсы измеряемой частоты после усилителя-формирователя и заполнения цифрового счетчика до определенного числа, соответствующего номинальному значению, управляют через триггер открытием ключа на время отношения номинальной частоты к измеряемой. За это же время реверсивный счетчик из начального заданного перед измерением значения отсчета, равного удвоенному произведению номинальной частоты на отношение опорной частоты к номинальной, вычитает импульсы опорной частоты, поступающие на него от генератора импульсов, формируя показания, пропорциональные измеряемой частоте.

Недостатками аналогов являются малый диапазон измерений, что не пригодно для работы с различными преобразователями неэлектрических величин в частоту, и большая методическая погрешность измерения.

Известен также цифровой измеритель отклонения измеряемой частоты от номинальной (А.с. 300833 СССР, МКИ G01R 17/00, опубл. 10.06.1971. Бюл. №13), содержащий формирователь импульсов измеряемой частоты, ключи, генератор образцовой частоты, блок управления и счетчик импульсов, в котором для устранения методической погрешности измерения, расширения диапазона измерения и повышения быстродействия используют счетчик с предустановкой, схемы сравнения прямого и обратного кодов, схему совпадения и интегратор с последовательным переносом, выход которого соединен с входом счетчика с предустановкой, выход кода которого связан с первыми входами схемы сравнения прямого и обратного кодов, вторые входы которых подключены к выходам прямого и обратного кодов управляющего счетчика интегратора с последовательным переносом, выходы которого через схему совпадения подключены к входу установки начального состояния счетчика с предустановкой.

Основным существенным недостатком цифрового измерителя отклонения измеряемой частоты от номинальной являются низкие быстродействие и точность, сложность, большое количество операций по обработке синусоидальных сигналов и необходимость вычитания из текущего значения частоты ее начального значения, соответствующего нулевому значению измеряемого параметра, что требует включения дополнительного устройства, влекущего за собой дополнительное усложнение и снижение надежности устройства.

Кроме того, общим недостатком всех частотомеров и преобразователей частота-код синусоидальных сигналов является выполнение требования отсутствия гармоник и необходимость дополнительного преобразования входного аналогового сигнала в импульсную форму.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения номинальной частоты синусоидальных сигналов (Пат. РФ №2503019, МПК G01R 23/00, опубл. 27.12.2013, Бюл. №36), состоящее из преобразователя частота-код, содержащего генератор образцовой частоты, ключ, схему И, счетчик импульсов и блок индикации, снабженный микроконтроллером, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а выход - с индикатором, компаратором фаз, на первый вход которого синусоидальный сигнал с выхода датчика поступает через электронно-управляемый фазовращатель и усилитель, а на второй - он поступает непосредственно от датчика с частотным выходом, одновибратором, запускающим генератор пилообразного напряжения, который управляет фазовращателем до равенства фаз на компараторе.

Основным существенным недостатком устройства измерения номинальной частоты синусоидальных сигналов является сложность и недостаточная надежность.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение схемы преобразователя физических параметров от аналоговых датчиков с частотным выходом с использованием минимального набора стандартных функциональных узлов, что обеспечит высокую надежность.

Поставленная задача решается использованием функционального преобразователя синусоидальных сигналов частота-код, содержащего электронно-управляемый фазовращатель, компаратор фаз, ключ, одновибратор, в котором согласно изобретению выход компаратора через ключ соединен с первым входом функционального генератора, законы разверток которого заложены в программу в виде градуировочных характеристик различных частотных датчиков в микроконтроллере, соединенном с его третьим входом, второй вход соединен с одновибратором, а выход соединен с преобразователем напряжение-код и управляющим входом фазовращателя.

Технический результат достигается использованием электронно-управляемого функциональным генератором развертки фазовращателя для фазовой автоподстройки частоты синусоидального сигнала с выхода датчика.

Сущность технического решения поясняется структурной схемой функционального преобразователя синусоидальных сигналов частота-код, показанной на чертеже.

Сущность: в преобразователе реализуется принцип фазовой автоподстройки частоты аналогового сигнала с применением электронного фазовращателя, управляемого функциональным генератором, законы разверток которого заложены в виде градуировочных характеристик различных частотных датчиков в микроконтроллере.

Функциональный преобразователь синусоидальных сигналов частота-код содержит электронно-управляемый фазовращатель (ЭУФ) 1, соединенный с первым входом компаратора фаз 2, на второй вход которого преобразуемая частота поступает непосредственно, а выход компаратора через ключ 3 соединен с первым входом функционального генератора развертки 4 (ФГР), второй вход которого соединен с одновибратором 5, а выход ФГР 4 соединен с преобразователем напряжение-код (ПНК) 6 и управляющим входом фазовращателя 1. Микроконтроллер 7 соединен с третьим входом ФГР 3.

Программу микроконтроллера снабжают градуировочными характеристиками различных типов частотных датчиков.

Преобразование частоты от датчиков с аналоговым частотным выходом осуществляется следующим образом. Синусоидальный сигнал с выхода датчика поступает через ЭУФ 1 на первый вход компаратора фаз 2, на второй вход которого он поступает непосредственно. При включении преобразователя одновибратор 5 запускает ФГР 4, управляющий фазовращателем 1 до равенства фаз на компараторе 2, выдающем при этом команду через ключ 3 на ФГР, останавливая его дальнейшее изменение. Зафиксированное напряжение развертки с помощью ПНК 6 преобразуется в код, пропорциональный преобразуемому физическому параметру. Микроконтроллер 7, подключенный к третьему входу ФГР, программно управляет формой развертывающего напряжения в соответствии с градуировочными характеристиками различных типов датчиков.

Итак, заявляемое изобретение позволяет непосредственно без дополнительных преобразований функционально преобразовывать выходную частоту различных датчиков аналоговым выходом в код, что обеспечивает высокую надежность, точность способа, быстродействие и универсальность применения.

Функциональный преобразователь синусоидальных сигналов частота-код, содержащий электронно-управляемый фазовращатель, компаратор фаз, ключ, одновибратор, отличающийся тем, что выход компаратора через ключ соединен с первым входом функционального генератора развертки, второй вход соединен с одновибратором, микроконтроллер соединен с его третьим входом, а выход соединен с преобразователем напряжение-код и управляющим входом фазовращателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в быстродействующих цифроаналоговых преобразователях (ЦАП), в том числе системах передачи информации.

Изобретение относится к аналого-цифровому преобразованию и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей для высокоточных исследований быстропротекающих процессов.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом является повышение динамической точности интегрирующего аналого-цифрового преобразования.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для высокоточного преобразования быстроизменяющихся электрических сигналов в цифровой код.

Группа изобретений относится к электронике и может быть использована в интегральных схемах (ИС) цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Техническим результатом является улучшение интегральной нелинейности и дифференциальной нелинейности ИС ЦАП посредством использования автоматической калибровки.

Группа изобретений относится к области аналого-цифрового преобразования и может быть использована в системах управления и контроля. Техническим результатом является обеспечение динамически изменяемого разрешения преобразования.

Изобретение относится к средствам проектирования объектов самонаведения, стабилизированных вращением с многими неизвестными. Технический результат заключается в моделировании в реальном времени как цифровых, так и аналоговых форм квадратурных опорных сигналов.

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат - уменьшение относительной погрешности аналого-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для различных измерений. Достигаемый технический результат - осуществление контроля работоспособного состояния дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) и стабильности его метрологических характеристик.

Изобретение относится к области регулирования уровня громкости. Технический результат - обеспечение повышения быстродействия и точности преобразования.

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат заключается в повышении точности и стабильности ЦПУ. Устройство содержит образцовый цифровой преобразователь угла (ЦПУ) 1, управляемый электропривод (УЭП) 2, контролируемый ЦПУ 3, схему И-НЕ 4, первый триггер (T1) 5, первый ключ (Кл1) 6, первую схему совпадения (CC1) 7, первую схему И (И1) 8, второй ключ (Кл2) 9, первую схему задержки (СЗ1) 10, первый сумматор (Σ1) 11, вторую схему совпадения (СС2) 12, первый и второй формирователи импульса (F1) 13 и (F2) 14, схему ИЛИ 15, третий ключ (Кл3) 16, регистратор 17, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 18, второй сумматор (Σ2) 19, вторую схему задержки (СЗ2) 20, регистрирующее устройство 21, устройство задания требуемого кода (УЗТК) 22, третий формирователь импульса (F3) 23, счетчик (Сч) 24, управляющее логическое устройство (УЛУ) 25, второй триггер (Т2) 26, переключатель 27. УЛУ, в свою очередь, содержит инвертор (Инв) 28, вторую схему И (И2) 29, третий триггер (T3) 30, четвертый ключ 31, пятый ключ 32, первый источник питания (ИП1) 33, второй источник питания (ИП2) 34, кнопку «СТАРТ» 35, тумблер 36. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат - обеспечение уменьшения смещения, включенного в цифровой сигнал, которое возникает вследствие разности между временем, когда потенциал опорного сигнала начинает изменяться во времени, и временем, когда счетчик начинает подсчет синхросигнала. Способ для возбуждения устройства фиксации изображений, которое содержит: пиксель для вывода пиксельного сигнала и средство аналого-цифрового преобразования для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал; причем средство аналого-цифрового преобразования содержит: средство сравнения для вывода сигнала (СМР) результата сравнения, получаемого посредством сравнения аналогового сигнала с опорным сигналом, потенциал которого изменяется с течением времени, и средство подсчета для подсчета синхросигнала; причем способ содержит: формирование первого цифрового сигнала (DN1); формирование второго цифрового сигнала (DN2); формирование третьего цифрового сигнала; корректировку третьего цифрового сигнала на основе первого цифрового сигнала (DN1) и второго цифрового сигнала (DN2). 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники, например, в системе контроля объектов. Технический результат заключается в повышении надежности преобразователя за счет одностороннего расположения элементов приемного и излучающего каналов относительно мультиплексирующего элемента. Волоконно-оптический цифроаналоговый преобразователь содержит источник опорного напряжения 1, излучатель 2, передающий световод 3, оптический демультиплексор 4, первую группу световодов 5, группу фокусирующих граданов 6, оптические аттенюаторы на основе щелевых диафрагм 7-10, призму Порро 11, группу шторок 12, группу коллимирующих граданов 13, вторую группу световодов 14, оптический мультиплексор 15, приемный световод 16, фотоприемник 17, фотоусилитель 18, аналого-цифровой преобразователь 19. 4 ил.

Способ многоабонентной радиочастотной идентификации относится к области радиотехники и может быть использован при организации идентификации одновременно нескольких объектов. Новым в способе многоабонентной радиочастотной идентификации является включение в состав транспондеров, устанавливаемых на объектах идентификации, управляемых фазовращателей. Антенной устройства считывания трансформированные по частоте и модулированные по амплитуде высокочастотные колебания вторично принимают и смешивают с исходными высокочастотными колебаниями, в результате чего на выходе смесителя получают одновременно несколько сигналов от транспондеров, при этом выделяют эти комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте высокочастотных колебаний. Выделенные в каждом канале устройства считывания низкие частоты равны частотам сдвига, вносимым каждым из транспондеров, находящимся в зоне действия системы радиочастотной идентификации. Каждый из этих низкочастотных сигналов демодулируют и получают одновременно на выходе амплитудных детекторов несколько уникальных кодовых последовательностей, осуществляя тем самым идентификацию нескольких объектов одновременно.

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых электрических сигналов в цифровой код. Техническим результатом является повышение точности преобразования. Устройство содержит блок слежения-хранения, генераторы, управляемые напряжением, аналого-цифровые преобразователи, спецпроцессоры быстрого преобразования Фурье, блоки максимальной амплитуды, блоки вычитания. 7 ил.
Наверх