Адаптивный измерительный преобразователь

 

(1ц 551507

OO ИСАНИЕ

Респ бли

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИДЬСХВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.04.75 (21) 2124831/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.е

Cj 0l D 5/14

Государственный комитет

Совета й1инистроа СССР па делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.03.771зюллетень № 11 (53) удК 681.335.813 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 30.05.77 (72) Авторы изобретения

B. Д. Расторгуев и О. П. Авдеев (71) Заявитель (54) АДАПТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Адаптивный измерительный преобразователь относится к вычислительной технике и предназначен для использования в канале информационно-измерительной системы в качестве измерительного преобразователя с автоматическим переключением уровней компенсации входного сигнала и автоматической установкой коэффициента усиления для преобразования входного сигнала в унифицированный сигнал напряжения.

Известен преобразователь, в котором с целью автоматического определения и стабилизации диапазона амплитуд стационарных сигналов, осуществляется автоматическое переключение коэффициента усиления усилителя постоянного тока.

Такой преобразователь содержит усилитель постоянного тэка, цифрэвэе управляемое сопротивление. включенное в цепь отрицательной обратной связи усилителя, реверсивный счетчик, выходами подключенный к управляющим входам цифровэго управляемого сопротивления, и управляемый генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика. Недостатком такого преобразователя является низкая точность преобразования сигналов.

Известен адаптивный измерительный преэ образователь, содержащий реверсивные счетчики, вход первого из которых соединен с первым выходом управляемого генератора тактовых импульсов, à его выход является первым выхэдом преобразователя и через

10 цифро — аналоговый преобразователь соединен с первым входом операционного усилителя с цифровым управляемым сопротивлением в цепи обратной связи, управляющий вход которого подключен к выходу второго

15 реверсивного счетчика и второму выходу преобразователя, выход операционного усилителя является третьим выходом преобразователя, а его второй вход — входом преобразователя. Недостатком такого преобра20 зэвателя является снижение точности при повыщении скорости изменения измеряемого сигнала.

Предлагаемый адаптивный измерительный пр эбразэватель отличается тем, что, 25 с целью повышения точности, он содержит

551507

3 дешифратор, частотные компараторы, блок сравнения и блок управления, выход которого соединен со входом второго реверсивного счетчика, а входы подключены соответственно к в ходам первого и второго частотных компараторов и выходу второго реверсивного счетчика, вход блока сравнения подключен к выходу операционного усилителя, а его выход соединен со входами первого реверсивного счетчика и управляемого генератора тактовых импульсов, второй выход которого через первый частотный компаратор соединен со входом второго частотного компаратора, вход дешифратора подключен к выходу второго реверсивного счетчи- 1Ü ка, а его выход соединен со входом первого реверсивного счетчика.

На чертеже представлена блок-схема адаптивного измерительного преобразователя. 20

Адаптивный измерительный преобразова.тель содержит операционный усилитель (ОУ)

1, цифровое управляемое сопротивление 2. являюшееся сопротивлением обратной связи усилителя 1 и представляющее собой без- И инерционный или слабоинерционный управля-. емый двухполюсник, активное сопротивление которого. меняется дискретно в зависимости от кодовоМ комбинации, цоааниой на его уп.равляющие входы, первый реаерсивный счет- ЗЭ чик 3, цафро — аналоговый преобразователь (UAH) 4, управляемый генератор тактовых

:импульсов (ГТИ) 5,. второй реверсивиый счетчик 6, блок сравнения 7, первый .частотный компаратор 8, блок управления 9, Еа второй частотный компаратор 10, дешифра» тор 11. Вьлод первого реверсивного счет чика обозначен 12, въиод второго реверсивного счетчика - 13. связанные с виеш ням вычислительным устройством, двв вхо- 19 да 14 усилителя 1, на которые подается вкодкой измеряемый сигнал, и выход 15 усилителя 1, связанный с внешним мзмери-,. тельньпа устройством .

46

Преобразователь работает следующим. образом, Операционный усилитель 1 преобразует напряжение входного сигнала в унифициро ванный сигнал напряжения с постоянным 59 динамическим дйапаэоном, ограниченным за-. данными пределами. C выхода ОУ 1 сигнал поступает на блок сравнения 7, который за-1 пускает управляемый ГТИ 5, если сигнал вышел за,пределы динамического диапазона 55

ОУ. Импульсы управляемого ГТИ 8 постуnaim на счетный вход второго реверсивно-, го счетчика 6, который работает либо в режиме сложения, либо в режиме вычитания, если, соответственно, сигнал перешелаерх- 60 ний или нижний предел динамического диапазона ОУ 1.

Режимом работы второго реверсивного счетчика. 6 управляет блок сравнения 7.

Двоичный код, записанный во втором реверсивном счетчике 6, управляет ключами цифро-аналогового преобразователя 4, на выходе которого образуется ступенчатое компенсирующее напряжение, зависимое ог поступающего на его управляющие входы кода.

На входе ОУ 1 происходит сложение напряжения входного сигнала с напряжением отрицй цьней обратной связи напряжением компенсации (У ). Импульсы управляемого генератора тактовых импульсов 5::ос тупают,на второй реверсивный счетчик 6 до тех пор, пока сигнал на выходе ОУ 1 не окажется в заданном динамическом диапазоне изменения, при этом блок сравнения 7 останавливает управляемый ГТИ 5.

Информация об установленном уровне компенсирующего напряжения а цифровом виде выводится с выхода 13 второго реверсивного счетчика 6 на внешнее вычислительное устройство. Последовательность импульсов со второго выхода управляемого

ГТИ 5, где каждый импульс соответствует либо подключенному, либо отключенному уровню напряжения компенсации, поступает на вход первого частотного «омпаратора 8, который следит за периодом следования этих импульсов.

В частотном компараторе 8 с помощью ждущих мультиаибраторов.задаются временные интервалы Т и Т>, причем Т к Т .

При поступлении импульсов на вход час-: тотного компаратора 8 с.периодом следования Тс Т1 или Т 0 Т, re Т и Тй -временные интервалы, равные. предельным значениям допустимого диапазона измвиеиия периодов (частот) последовательности поступающих импульсов, на его выходе появится импульс, поступающий через блок управления 9 на шину сложения (Т.< Т:) или на шику вычитания (Т > Т ) первого реверсивного с.етчика 3. Между первым реверсивным.счетчиком 3 и блоком управления 9 существует обратная связь.

Если в реверсивном счетчике 3. на всех выходных шинах 1появятся единицы; блок уп,равления 9 запрещает подачу импульсов с первого частотного комнаратора 8 на шину сложения первого реверсивного счетчика 3.

При появлении на выходах реверсивного счетчика 3 нулей блок управления 9 подает запрет на аычитающий вход первого реверсивного счетчика 3.

Двоичный код первого реверсивного счетчика 3 управляет ключами цифрового управ-.

551507 б ляемого сопротивления. 2, изменяя его ак.тивное сопротивление в зависимости от значения поступающего кода,т.е. осуществляется автоматическое переключение коэффициента усиления ОУ 1. Если скорость нарастания входного сигнала такая, что частота переключения ступенек компенсируюmего напряжения возрастает до значения, при котором первый частотный компаратор

8срабатывает .(T.< Т ), то. в первый ревер- щ сивный счетчик 3 добавляется единица и коэффициент усиления ОУ 1 уменьшается. Следовательно, входной диапазон ОУ 1, равный отношению его выходного диапазона к коэффициенту усиления, расширяется, частота 15 переключения уровней компенсирующего напряжения уменьшается, а точность преобразования увеличивается, так как сокращается частота появления интервалов времени, на которых измеряемый сигнал искажается из- щ за возникающего переходн1то процесса в

ОУ 1 при подключении или отключении ступеньки компенсирующего напряжения. При изменении коэффициента усиления ОУ 1, то .есть при изменении его входного диапазо- 35 на, требуется изменить.величину единичной,,ступеньки компенсирующего напряжения цифро-aíàëoroâoro преобразователя 4 для того, .чтобы степень компенсации при,подаче единичной ступеньки компенсирующего наприже- 30 иия на вход .ОУ 1 для всех его входных диапазонов была одинаковая. Это осуществляется путем изменения разрядности второго реверсивного счетчика 6. Сигналы управления на изменение разрядности второ» 65 го реверсивного счетчика 6 поступают иэ дешифратора 11, который связан с выходами первого реверсивного счетчика. Вывод информации об установленном коэффициенте усиления осуществляется с выхода 12 пер- 46 вого реверсивного счетчика 3, связанного с,внешним вычислительным устройством.

Второй частотный компаратор 10 требуется для того, чтобы зафиксировать н устра- нить возвратные. переключения коэффициен- © та усиления ОУ 1.

Вход частотного компаратора 10 соединен с одним из выходов частотного компаратора 8, с тем,выходом, импульсы с которого через блок управления 9 подаются на шину сложения первого реверсивного счетчика 3.

Частотный компаратор 10 следит за тем, чтобы величина периода . поступающих на ! его вход импульсов была больше некоторого заданного значения Т . При Т с Т частотный KQMIlapBTop 10 вырабатывает сигнал, который подается на блок управления

9, запрещающий подачу импульсов с nepsoro.÷àñòîòíoro компаратора 8 через блок управления 9 на вычитающую шину первого реверсивного счетчика 3. В течение времени действия этого сигнала Т4 коэффициент усиления ОУ 1 может измениться только в сторону уменьшения. По истечении,времени действия запрещающего, сигнала блок управления 9 продолжает работать в прежнем режиме. Таким образом предлагаемый адаптивный измерительный 1преобраэователь автоматически перестраивается (адаптируется) s. ýàâèñèìîñòè от величины и !скорости нарастания вХодного сигнала,;автоматически выбирая и переключая уровни комгенсирующего напряжения и коэффициента усиления ОУ 1 и, тем самым, повышает точность преобразования в канале информационно-иэмери"тельной системе 1.

Формула изобретения

Адаптивный измерительный преобразователь, содержащий реверсивные счетчики, вход первого нз которых соединен с первым выходом управляемого генератора тактовых импульсов, а его выход является первым выходом преобразователя н через цифро-аналоговый преобразователь соединен с первым входом операционного усилителя с цифровым управляемым сопротивлением в цепи образ ной связи, управляющий вход которого подключен к выходу второго реверсивного, счетчика н второму выходу преобразоватедя, выход операционного усилителя является третьим выходом преобразователя, а его второй вход - входом преобразователя, о тл и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит дешифратор, частотные комнараторы, блок сравнения и блок управления, выход которого соединен со входом второго реверсивного счетчика, а входы подключены соответственно к выходам первого н второго частотных компара1 торов и выходу второго реверсивного счетчи ка, вход блока сравнения подключен к выходу операционного усилителя, aего выход соединен со входами первого реверсивного, счетчика и управляемого генератора тактовых импульсов, второй выход которого через первый частотный компаратор соединен со входом второго частотного комнаратора, вход дешифратора подключен к выходу второго реверсивного счетчика, à его выход соединен со входом первого реверсивного счетчика.

551507 л5Составитель О. Сахаров

Редактор Л. Сторчевая Техред И. Асталош Корректор A. Власенко

Заказ 113/21 Тираж 822 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектнаа, 4