Функциональный преобразователь синусоидальных сигналов частота-код

Авторы патента:

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.

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

Способ каскадно-конвейерного аналого-цифрового преобразования // 2571916

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

Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования // 2571549

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

Устройство конвейерного аналого-цифрового преобразования // 2569809

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

Цифро-аналоговый преобразователь и способ его калибровки // 2568323

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.

Динамически регулируемое ац разрешение // 2568311

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.

Способ имитации квадратурных опорных сигналов // 2568277

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.

Способ двухтактного аналого-цифрового преобразования интегрирующего типа и устройство для его осуществления // 2564909

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

Способ контроля стабильности коэффициента преобразования дифференциально-трансформаторного преобразователя // 2562777

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.

Способ регулирования уровня громкости // 2562371

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

Устройство контроля точности цифровых преобразователей угла // 2577186

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.

Способ для возбуждения устройства фиксации изображений, способ для коррекции цифрового сигнала, устройство фиксации изображений, способ для возбуждения системы захвата изображений и система захвата изображений // 2580422

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.

Волоконно-оптический цифро-аналоговый преобразователь // 2583738

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 // 2584969

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.

Алиасный аналого-цифровой преобразователь // 2589388

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.

Способ определения угла поворота ротора датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора // 2598309

Изобретение относится к области автоматического контроля и регулирования и может быть использовано в современном электроприводе для создания цифрового преобразователя угла. Техническим результатом является повышение быстродействия. Способ основан на программно-аппаратной демодуляции выходных амплитудно-модулированных сигналов (АМС) от датчика угла типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора. В способе, за счет интегрирования выпрямленных сигналов несущих составляющих синусного и косинусного АМС, определяют огибающие положительных частей выпрямленных сигналов несущих составляющих синусного и косинусного АМС, а амплитуды этих огибающих преобразуют в цифровой код. По кодам амплитуд огибающих положительных частей выпрямленных сигналов несущих составляющих синусного и косинусного АМС определяют коды амплитуд огибающих несущих синусного и косинусного АМС, а их знак определяют по уровню сигналов от датчиков магнитного поля. 2 ил.

Устройство с обратной связью для клиппирования знакопеременных сигналов (варианты) // 2607934

Изобретение относится к радиотехнике, служит для преобразования аналоговых знакопеременных сигналов в прямоугольные импульсы и может быть использовано при построении цифровых средств обработки сигналов и измерении их параметров. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит главным образом в возможности получения импульсов неискаженной длительности в отсутствие помех и снижения искажений импульсов при наличии помех. Особенностью устройства является наличие задержанной обратной связи, позволяющей блокировать появление коротких ложных импульсов в окрестности фронтов формируемых импульсов. При этом формирование переднего фронта выходного импульса происходит строго в момент первого пересечения сигналом нулевого уровня при переходе от отрицательных значений к положительным, а заднего - при переходе от положительных значений к отрицательным при условии, что напряжение на входе превысило порог возможных помех. Основу устройства составляют два компаратора, два триггера и элемент задержки, в упрощенной версии - один компаратор, один триггер и элемент задержки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Кодовая шкала // 2612622

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, и может быть использовано в цифровых преобразователях угла. Техническим результатом является упрощение кодовой шкалы. Устройство содержит первую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами двоичной последовательности с длиной периода N=2l, вторую и третью информационные кодовые дорожки, выполненные в соответствии с символами двоичной последовательности 0011, причем вторая информационная кодовая дорожка выполнена в соответствии с символами N периодов двоичной последовательности 0011, а третья информационная кодовая дорожка выполнена в соответствии с символами 4N периодов двоичной последовательности 0011, два двухвходовых сумматора по модулю два, l+6 считывающих элементов, первый мультиплексор с тремя входами, второй мультиплексор с l+1 входами, декодер с l выходами. 6 ил., 6 табл.

Способ преобразования аналогового сигнала в цифровой квадратурный код и устройство для его осуществления // 2613843

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в качестве цифрового приемника для преобразования аналогового сигнала на промежуточной частоте (ПЧ) с понижением в цифровой квадратурный код. Достигаемый технический результат - уменьшение частоты дискретизации относительно частоты обрабатываемого сигнала на ПЧ за счет стробоскопического эффекта, повышение идентичности квадратурных составляющих за счет линейной аппроксимации амплитуд дискретных выборок. Способ преобразования аналогового сигнала на промежуточной частоте (ПЧ) с понижением в цифровой квадратурный код характеризуется тем, что частота дискретизации задается равной учетверенной частоте сигнала после деления исходной частоты на стробоскопический коэффициент. Устройство, реализующее способ, содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой гетеродин с цифровым управлением (ЦГЦУ), два умножителя (УМН), линию задержки на такт (ЛЗТ), два сумматора (СУМ) и вычитатель (ВЫЧ). 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ диагностики сверточных кодов // 2616180

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для определения неизвестной структуры сверточного кодера со скоростью кодирования, равной , и кодовым ограничением, равным K, на основе анализа принимаемой кодовой последовательности. Технический результат – определение структуры используемого кодера для обеспечения работоспособности декодеров и повышение помехоустойчивости передачи информации. При осуществлении декодирования сверточных кодов необходимо знание структуры используемого кодера и сверточного кода, так как при отсутствии этой информации невозможно производить исправление ошибок. В данном способе повторно кодируют составляющие принимаемой общей кодовой последовательности с различными порождающими полиномами, перебирая их структуру, сравнивают результаты повторного кодирования. Поскольку символы исходной кодовой последовательности взаимно независимы, то результаты сравнения для всех сочетаний вида полиномов будут также случайны, кроме искомого вида полиномов. Для него они всегда будут совпадать. После накопления достаточно большого количества результатов сравнения преобладающая накопленная сумма укажет диагностируемую структуру порождающих полиномов и диагностируемую структуру кода. 3 ил.