Аналогово-цифровой преобразователь с регистрацией времени

Авторы патента:

H03M1/12 - 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 2637479:

Ананьев Леонид Иванович (RU)

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код и регистрации полученного кода в памяти. Техническим результатом изобретения является повышение точности привязки оцифрованных данных к реальному времени и уменьшение нагрузки на центральный процессор. Этот результат достигается тем, что в состав аналого-цифрового преобразователя введены локальные часы реального времени, которые периодически синхронизируются с внешними часами. Запись оцифрованных данных в память сопровождается записью момента времени регистрации этих данных. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Техническим результатом изобретения является увеличение точности привязки измеряемых сигналов к реальному времени. Этот результат достигается тем, что в устройство аналогово-цифрового преобразования (АЦП) добавляются локальные часы, которые регулярно синхронизируются с внешними часами, например так, как это описано в патенте RU 2015104938 «Способ синхронизации времени в процессорах и устройствах вычислительной машины». Поскольку часы локальные, то это исключает недетерминизм продолжительности чтения времени из внешних часов. В результате также отпадает необходимость прерывать центральный процессор аналого-цифровым преобразователем с целью фиксации момента времени, к которому относится величина аналогового сигнала.

Известно устройство для аналого-цифрового преобразования, описанное в US 2007/0001890, которое может регистрировать время поступления данных благодаря тому, что центральный процессор получает время из часов реального времени (RTC). Но точность регистрации времени в такой реализации не высока из-за того, что возникают недетерминированные задержки при передаче времени в шинах передачи данных. Кроме того, известные микросхемы RTC выдают время с точностью до секунды. По этой причине ограничена одной секундой точность регистрации времени прибором «Дата-логгер (регистратор аналоговых данных)» описанном в URL: http://cxem.net/mc/mc288.php опубл. 17.07.2014.

Патент US 20140089536 «ADC sequencing» предлагает записывать непосредственно в память результаты аналого-цифрового преобразования, не прерывая процессор, освобождая таким образом, процессор от рутинной работы. Недостатком данного способа является то, что теряется точность привязки полученных данных к реальному времени. В системах управления решения принимаются на основе прогнозирования, которое базируется на предшествующих изменениях параметров системы во времени. Поэтому точность регистрации времени очень важна.

В патенте «Audio event detection recording apparatus and method» US 20040264938 A1 часы реального времени служат для регистрации и записи в память момента возникновения аудио события по заданному пороговому значению аудиосигнала. Но временные метки не сопровождают все полученные цифровые данные, потому что авторы не ставят перед собой задачу регистрации точного динамического поведения входного сигнала. В данном патенте часы реального времени не являются локальными и, следовательно, продолжительность чтения времени из внешних часов не детерминирована. Кроме того, не предусмотрена поддержка точности хода часов.

В патенте «Analog-to-digital converter that preseeds memory with channel identifier data and makes conversions at fixed rate with direct memory access US 6701395 B1» делается предварительный захват канала памяти для того, чтобы темп записи был более детерминированным. Действительно постоянный темп преобразования и записи поможет точнее привязать записанные данные ко времени их получения, но никак не гарантирует точность такой привязки, поскольку частота работы устройства не стабилизирована.

В патенте «Mosaic image collector including an embedded atomic clock» US 7773126 B1 предлагается данные изображений, регистрируемые видеокамерой, сопровождать метками времени от встроенных атомных часов. Введение атомных часов в состав каждого внешнего устройства ЭВМ неоправданно дорого. А если атомные часы - общедоступные для всех устройств ЭВМ, то это отразится на недетерминированности чтения из-за конфликтов с другими читающими время устройствами.

Патент «DMA controller that restricts ADC from memory without interrupting generation of digital words when CPU accesses memory», US 7188199 B2, решает следующую проблему. Может оказаться, что процессор обратился за данными раньше, чем АЦП успел записать их. Для этого в памяти отмечается, что АЦП подготовил данные, но не успел записать их, и процессор должен повторить чтение. Повышение приоритета АЦП относительно приоритета процессора повышает постоянство темпа записи данных в память и соответственно точность привязки данных ко времени. Но если данные сопровождать меткой времени, как предлагается в данном изобретении, то более высокая точность привязки ко времени гарантирована.

В патенте «Signal preconditioning for analog-to-digital conversion with timestamps US 20040070529 A1», метка времени используется для реализации самого процесса аналогово-цифрового преобразования: опорный сигнал нарастает и запускается счетчик времени. Когда величины двух сигналов совпадают, выдается значение счетчика времени как результат АЦП. В память записывается только преобразованные данные без метки реального времени.

На фиг. 1 показана предлагаемая схема регистрации аналоговых данных и момента времени регистрации. АЦП, имея в своем составе локальные синхронизованные часы, записывает в память пару данных - время регистрации и величину преобразованных аналоговых данных.

Поскольку реальное время, выраженное в секундах и долях секунд (наносекундах, например, начиная от 1970 г.) занимает 64 разряда, то для экономии памяти в качестве метки времени можно использовать только младшие разряды реального времени, сообразуясь в выборе количества разрядов с периодичность осмотра процессором данных АЦП в оперативной памяти.

1. Устройство для аналого-цифрового преобразования с регистрацией времени, состоящее из центрального процессора, оперативной памяти, шин передачи данных и аналогово-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что указанный преобразователь имеет в своем составе периодически синхронизуемые с внешними часами локальные часы реального времени, показания которых на момент фиксации входного сигнала записываются в оперативную память вместе с полученными цифровыми данными.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что с целью сокращения объема записываемой в память информации записываются только такое количество младших разрядов времени, которые необходимы для уникальной идентификации записываемой временной метки в пределах периода измерений.

Изобретение относится к автоматике, телемеханике и вычислительной технике и может быть использовано в телеметрических системах с времяимпульсной модуляцией (ВИМ).

Гибридный функциональный цифроаналоговый преобразователь со сплайновой аппроксимацией n-го порядка // 2628918

Изобретение относится к области радиотехники, электросвязи, информационно-измерительной техники и может применяться для нелинейного цифроаналогового преобразования сигналов разной точности и сложности.

Способ адаптивного аналого-цифрового преобразования и устройство для его осуществления // 2628261

Группа изобретений относится к измерительной технике. Технический результат - обеспечение заданной точности аналого-цифрового преобразования за счет обеспечения контролируемого уменьшения или исключения погрешности дискретного представления сигнала путем управления частотой дискретизации.

Способ преобразования угла поворота вала в код // 2626552

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является повышение точности преобразования угла в код без использования внешнего эталона.

Способ цифроаналогового преобразования // 2622623

Изобретение относится к области цифроаналогового преобразования и может быть использовано в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение. Техническим результатом является повышение точности цифроаналогового преобразования, уменьшение количества слагаемых опорных напряжений, уменьшение диапазона значений опорных напряжений.

Следящий ацп многоразрядных приращений // 2619887

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к следящим АЦП многоразрядных приращений, и может быть использовано для непрерывного преобразования напряжения в цифровой код для преобразователей сигналов сельсин-код, резольвер-код и магниточувствительных датчиков угла поворота и положения на основе магниторезистивных сенсоров и датчиков Холла.

Модулярный измерительный преобразователь // 2619831

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых электрических сигналов эквивалентно позиционному или модулярному представлению.

Способ и устройство для автоматической калибровки ацп // 2619538

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована для калибровки АЦП. Техническим результатом является обеспечение автоматической калибровки АЦП.

Способ аналого-цифрового преобразования // 2618903

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и приборах с цифровой обработкой информации.

Преобразователь перемещения в код // 2616867

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системе контроля энергонасыщенных объектов. Техническим результатом является уменьшение погрешности за счет повышения линейности формируемых сигналов, увеличения их амплитуды и соотношения сигнал/шум.

Цифроаналоговый преобразователь // 2638769

Изобретение относится к средствам обработки информации и может быть использовано при создании высокоскоростных функциональных цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей и преобразователей частоты. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. В заявленном цифроаналоговом преобразователе, содержащем весовые двоично-взвешенные сопротивления 1 и аналоговые ключи 2, причем управляющие входы аналоговых ключей 2 соединены с соответствующими цифровыми управляющими выходами цифрового регистра 5, к точке объединения весовых двоично-взвешенных сопротивлений 1 подключены источник опорного тока Io 6 и вход повторителя напряжения 7, при этом аналоговые выходы аналоговых ключей 2 соединены с общей шиной схемы. 2 ил.

Двухканальный аналого-цифровой преобразователь // 2642133

Изобретение относится к измерительной электронной технике и может использоваться для преобразования нескольких аналоговых сигналов в цифровые. Предложенный двухканальный аналого-цифровой преобразователь содержит ключ, одноканальный аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор с двумя регистрами на своих выходах, а также формирователь импульсов коммутации, выход которого соединен с управляющим входом ключа и мультиплексора, при этом входами этого двухканального аналого-цифрового преобразователя являются входы каналов ключа, его выходами являются выходы регистров, выход одноканального аналого-цифрового преобразователя соединен с входом мультиплексора. В указанный преобразователь введен формирователь коротких импульсов и дополнительный ключ, включенный между выходом первого ключа и входом одноканального аналого-цифрового преобразователя, при этом второй вход дополнительного ключа закорочен, а управляющий вход этого дополнительного ключа соединен с выходом формирователя коротких импульсов коммутации, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов коммутации. Изобретение решает задачу снижения погрешности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Цифровой функциональный преобразователь // 2642381

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может найти применение для аппаратной реализации вычисления функций. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для вычисления функциональных зависимостей. Цифровой функциональный преобразователь содержит четыре сумматора, два сдвигающих регистра, блок анализа, блок хранения констант, блок управления, четыре входа и четыре выхода, причем сдвигающие регистры связаны с сумматорами-вычитателями, выходы которых связаны с блоком анализа, а его выходы - с блоком управления и всеми сумматорами-вычитателями. 1 ил.

Способ преобразования электрических импульсов в код манчестер и устройство для его осуществления // 2644530

Изобретение относится к электронным информационным техническим решениям общего назначения. Технический результат заключается в обеспечении устранения взаимовлияния прямого тракта и обратной связи, а также устранение апериодического эффекта от обратной связи. Предлагаемый способ состоит в том, что последовательность импульсов с входа устройства подвергается инверси знака для каждого четного импульса, посредством сохранения в памяти состояния входа на предыдущем шаге с помощью вспомогательного триггера, если на предыдущем шаге уровень сигнала был зафиксирован, то текущий шаг вычислений рассматривается в качестве четного. Последовательность импульсов на входе подвергается инверсии, чтобы обеспечить срабатывание триггера детектора сигнала на предыдущем шаге в противофазе по отношению к основному триггеру, на который и поступает полученная промежуточная последовательность импульсов с инверсией знака для каждого четного импульса, которая перед этим подвергается дополнительной коррекции. 2 н.п. ф-лы, 13 ил.

Абсолютный оптический однооборотный угловой энкодер // 2645880

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного определения положения вала электродвигателя. Абсолютный оптический однооборотный угловой энкодер содержит n оптопар, где n - разрядность энкодера, растровый диск с одной кодирующей дорожкой, состоящей из последовательно расположенных прозрачных и непрозрачных секторов, причем оптопары располагают с одинаковым шагом a, где a, равное 360/2n, - разрешающая способность энкодера, а кодирующую дорожку формируют в соответствии с двоичной последовательностью длиной m=2n, при этом каждой цифре последовательности соответствует угловой размер a, нулю ставится в соответствии непрозрачный сектор, единице прозрачный - или наоборот. Технический результат - максимальное разрешение для разрядности n энкодера. 2 ил., 2 табл.

Аналого-цифровой преобразователь // 2646356

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровым преобразователям, и может быть использовано в цифровых системах для измерения и контроля аналоговых величин. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, повышении точности и быстродействия и снижении сложности схемы. Расширение функциональных возможностей заключается в обеспечении возможности аналого-цифрового преобразования не только однополярных положительных, но также однополярных отрицательных и двуполярных сигналов. Устройство содержит: делитель опорного напряжения; М мультиплексоров; М компараторов напряжения; регистр; генератор тактовых импульсов; триггер; формирователь кодов, блок определения знака и инвертирования отрицательных напряжений, в состав которого входят аналоговый инвертор, компаратор, два аналоговых ключа. 5 ил., 1 табл.

Цифро-аналоговый преобразователь // 2648579

Изобретение относится к схемотехнике, автоматике, промышленной электронике и аналого-цифровой технике и может быть использовано в устройствах преобразования цифровых величин в пропорциональные аналоговые величины. Техническим результатом является уменьшение значения составляющей погрешности преобразования. Устройство содержит резистивную матрицу R-2R с обратным подключением ее входа и выхода, группу резисторов, источник опорного напряжения, операционный усилитель с резистором обратной связи, источник двух постоянных питающих напряжений положительной и отрицательной полярностей, выводы для подключения параллельного входного цифрового кода и одинаковые блоки управления резистивной матрицей, число которых равно числу разрядов в параллельном входном цифровом коде, каждый из которых содержит два операционных усилителя с резистором обратной связи, четыре управляемых ключа и инвертор. 1 ил., 1 табл.