Аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания

 

пп 440786

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советскии

Социалистииескин

Реслублин (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 29.02.72 (21) 1753525/26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.08.74. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 05.02.75 (51) М. Кл. Н 03 13/17

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретенно и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Б. Реутов и К. И, Хруцкий

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОРАЗРЯДНОГО УРАВ НОВ ЕШ И ВАН ИЯ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерительных приборов, например цифровых вольтметров, цифровых омметров и т. п.

Известны аналого-цифровые преобразователи поразрядного уравновешивания, содержащие в уравновешивающей цепи электромагнитные реле и дискретный делитель напряжения, нуль-орган с запоминающим триггером на выходе и источник опорного напряжения.

Однако им свойственно малое быстродействие из-за того, что они жестко тактируются и на срабатывание каждого реле отводится строго определенное время — один такт, причем время одного такта всегда выбирается большим максимального времени срабатывания любого реле. Практически же на срабатывание отдельных реле требуется значительно меньше времени, чем отводится его в течении каждого такта. Таким образом, в тактируемых схемах аналого-цифровых преобразователей, построенных на реле, имеется значительный неиспользованный резерв по быстродействию.

Цель изобретения — повышение быстродействия за счет использования предельных скоростных возможностей каждого реле преобразователя. Для этого все реле в регистре уравновешивающей цепи соединены таким обраS0M, что включение каждого реле последующего разряда обесточивается контактами реле предыдущего разряда, причем в зависимости от сигнала на выходе, нуль-органа включается одно из двух, имеющихся в каждом разряде.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Она содержит нуль-орган 1 с запоминающим триггером 2, подключенным через схемы совпадения 3 и 4 к взаимно инверсным выхо10 дам нуль-органа, источник опорного напряжения 5, цифровой делитель напряжения 6 и схему управления делителем, содержащую в свою очередь, в каждом разряде по два электромагнитных реле с обмоткой 7; перекидными кон15 тактами 8 и 9 и замыкающим контактом 10 у первого реле, и с обмоткой 11, перекидными контактами 12 и 13 и замыкающим контактом

14 у второго реле, а также разделительные диоды 15 — 18 и конденсатор 19, обеспечиваю20 щие тактирование работы нуль-органа.

Перекидные контакты 8 и 12 осуществляют коммутацию цифрового делителя напряжения и в обесточенном состоянии реле имеют взаимно инверсное включение, причем каждый раз25 ряд цифрового делителя при двоичном распределении весов разрядов разбит на две равные части, в сумме имеющие вес этого двоичного разряда и каждая часть переключается соответственно контактами 8 или 12. Якоря пере30 кидных контактов 9 и 13 объединены и под440786

25 ключены у первого реле на шину питания реле (+U), а у всех последующих — к объединенным замыкающим контактам этих же контакгных групп предыдущего разряда; размыкающие же контакты этих групп соединены с обмоткой, не принадлежащей к реле с соответствующей контактной группой. Вторые концы обмоток реле через диоды 16 и 18 подключены к взаимно инверсным шинам триггера 2 и через диоды 15 и 18 и свои замыкающие контакты 10 и 14 к земляной шине.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии все реле обесточены.

При этом ввиду взаимно инверсного включения контактов 8 и 12 в каждом разряде, на выход цифрового делителя напряжения каждым разрядом выдается напряжение, равное половине веса этого разряда, что в сумме дает

1/2 Ео, т. е. вес старшего разряда. Результат сравнения этого напряжения с измеряемым U, фиксируется триггером 2 и на его выходных шинах устанавливаются напряжения, используемые в последующем для включения одного из реле первого разряда.

При включении напряжения + U (начало измерения) в зависимости от полярности напряжений на выходных шинах триггера 2 сработает либо левое реле, либо правое, причем, сработавшее реле самозаблокируется контактами блокировки (10 или 14), а цепь питания второго реле при перебросе контактов 9 или

13 разорвется. Если сработает левое реле, произойдет переброс контактов 8 вверх; это соответствует полному включению первого разряда (переход из состояния «1/2» в состояние «1»). Если сработает правое реле, произойдет переброс контактов 12 вниз; это соответствует полному выключению первого разряда (переход из состояния «1/2» в состояние

«О»). Напряжение, установившееся при этом на выходе уравновешивающей цепи, будет равно 1/2Lo 0 +1,/4Ео, где 8i — — 0 или 1 и используется для выполнения второго такта уравновешивания. Результат сравнения этого напряжения с измеряемым регистрируется на выходах нуль-органа.

Срабатывание левого и правого реле первого разряда приведет к подключению напряжения +U (через контакты 9 или 13) на объединенные якоря этих же контактных групп следующего разряда. Через конденсатор 19 импульс поступает на входы схем совпадения 3 и 4, открывает их и триггер 2 устанавливается в состояние, являющееся результатом сравнения U„c U â предыдущем такте, На выходных шинах триггера 2 устанавливаются напряжения, разрешающие срабатывание либо левого, либо правого реле второго разряда.

С задержкой, определяемой только инерционными свойствами конкретного реле, одно из реле второго разряда сработает и самозаблокируется. Как и в предыдущем такте произойдет установка второго разряда делителя напряжения из состояния «1/2» либо в «0», либо в «i». На триггере 2 зафиксируется результат

65 нового сравнения У„ с U„ на реле третьего разряда будет подключено напряжение У„и аналогично предыдущему сработает одно из реле третьего разряда.

Описанный процесс лавинообразного последовательного срабатывания реле будет распространяться от первого до последнего разряда, причем в конце уравновешивания напряжение 0 будет отличаться от измеряемого напряжения U не более, чем на единицу младшего разряда, а состояние реле в разрядах будет определять двоичный код измеряемой величины.

Таким образом, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь реализует способ поразрядного уравновешивания, а скорость выполнения каждого цикла измерения точно равна сумме времен срабатывания отдельных реле и является минимально возможной для примененного типа реле.

В предложенном устройстве использованы реле с тремя контактными группами. При необходимости контактные группы, которые не используются в прецизионных цепях (ключи делителя), могут быть заменены транзисторными ключами, установленными на место соответствующих контактных групп.

Предмет изобретения

Аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, содержащий в уравновешивающей цепи электромагнитные реле и дискретный делитель напряжения, нуль-орган с запоминающим триггером на выходе и источник опорного напряжения, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит в каждом разряде по два реле с двумя группами перекидных контактов и одной группой замыкающих. контактов у,каждого реле, причем первые перекидные контактные группы первого и второго реле каждого разряда взаимно инверсно подключены к шинам источника опорного напряжения и к разбитым на две равные части разрядным сопротивлениям двоичного дискретного делителя .напряжения; якоря вторых перекидных контактных групп первого и второго реле каждого разряда объединены и под,ключены к объединенным замыкающим контактам этих же контактных групп реле предыдущего разряда во всех разрядах кроме первого, у которого они соединены с положительным полюсом источника питания реле, а размыкающие контакты этих контактных групп подключены к обмоткам противоположных реле этого же разряда, вторые концы которых через диоды и замыкающие контакты своего реле соединены с общей шиной, и через вторые диоды — с одним из взаимно инверсных выходов триггера нуль-органа, первые входы клапанов на входе которого подключены к взаимно инверсным выходам нуль-органа, а вторые — объединены и через конденсаторы соединены с контактами реле в разрядах.

440786

1 разряд

3 разрад

2 разрИ

Составитель К. Хруцкий

Техред Г. Васильева

Редактор Е. Гончар

Корректор А. Васильева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 67/8 Изд. № 196 Тираж 811 Подписное

1ЛНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5