Преобразователь функционала переменного напряжения в код

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

«»736088

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.10.77(21) 2531 161j18 21 с присоединением заявки .% (23) Приоритет— (51) М. Кл.

506 F 5/00

Гасударственный комитет

Опубликовано, > 5.05.80. Бюллетень ЭЙ 19

IIo делам изобретеннй и открытий (53) УДК 681 325 (088.8) Дата опубликования описания 30.05.80 (72) Авторы изобретения

Т. А. Лауд и Р, В. П. Ребене (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ фУН ЦИОНАЛА

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к вычислитель ной технике, в частности к аналого-ци ровым преобразователям, находяшим при, менение в устройствах для преобразования переменного напряжения в код, а также в измерителях переменного напряжения.

Известно устройство для измерения напряжения переменного тока, содержащее переключатель, линейный преобраз<>t0 ватель напряжения в последовательность импульсов с двумя выходами, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок автоматического управления (lj. Однако в указанном устройстве

15 отсутствует возможность итеррации. Недостатком таких устройств является также необходимость обеспечения двойной, по сравнению с номинальной, чувствительности основного канала преобразования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ преобразования напряжения в цифровой код путем коррекции результата измерения

2 на величину погрешности, полученную в процессе измерения, где производится обратное преобразование кода в напряжение, которое вновь преобразуется в код и сравнивается с преобразованным значением исходного напряжения и на полученную в дискретной форме величину, погрешности корректируется код, полученный в результате повторного преобразования исходного напряжениен вновь, преобразуют в напряжение и затем производят многократное повторение цикла измерения с коррекцией до получения кодированного значения исходного напряжения с заданной точностью, Устройство по указанному способу содержит последовательно соединенные переключатель, аналого-цифровой преобразователь, сумматор с памятью и элемент И, входная шина аналого-цифрового преобразователя соединена с его выходной шиной через последовательно-соединенные преобразователь функционала переменного напряжения в постоянное, 3 73 усилитель и преобразователь напряжениекод, вход переключатапя соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы блока управления соединены с управляюшими входами переключателя, усилителя и преобразователя напряжение-код $2j.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя.

Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий последовательно соединенные переключатель, аналогоцифровой преобразователь, сумматор с памятью и элемент И, аходная шина аналого-цифрового преобразователя соединена с его выходной шиной через последоватапьно соединенные преобразователь функционала переменного напряжения в постоянное, усилитель и преобразователь напряжение-код, аход переключателя соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы блока управления соединены с управляющими входами переключателя, усилителя и преобразователя напряжение-код, введены два дополнительных сумматора с памятью, дополнительный элемент И, блок памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений, допопнительный цифро«аналоговый преобразователь, блок преобразования обратной функции причем выход элемента И через первый дополнительный сумматор с памятью соединен с аходами блока преобразования обратной функции и допопнительного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с компенсационным входом преобразователя функционала переменного напряжения в постоянное, аход блока преобразования обрач ной функции через дополнительный эле мент И соединен с выходом сумматора с памятью, а выход соединен со входом второго дополнительного сумматора с памятью, кодовый аход которого соединен с выходом блока памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений, а выход соединен со аходом цифроаналогового преобр азоват еля.

Кроме того, в него введен третий дополнительный суммматор, вход которого соединен с выходом блока преобразования обратной функции.

6088

5

l5

45 ф

Преобразователь содержит переключатапь 1, подключенный к аходу аналогоцифрового преобразователя 2 (АЦП), причем входная шина АЫП 2 соединена с его выходной шиной через последовательно соединенные преобразователь 3 функционапа .переменного напряжения в постоянное (ПФ), усилитель 4 и преобразователь

5 напряжение-код. Выходная шина A1UI 2 соединена с входом сумматора 6с памятью, выход которого соединен с элементами

И 7 и 8. Выходы блока управления 9 (БУ) соединены с управляюшими входами переключателя 1 усилителя 4 преобразователя 5 напряжение-код и другими входами элементов И 7 и 8. Вход переключателя 2 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 10, ахоп которого соединен с выходом второго дополнительного сумматора 11 с памятью, кодовый аход которого соединен с выходом блока 12 памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений. Выход дополнит апьного цифроаналогового преобразова-, теля 13 соединен с компенсационным аходом преобразователя 3 функционала переменного напряжения в постоянное, а аход — с выходом первого дополнительного сумматора 14 с памятью, другой выход которого соединен со входом блока 15 преобразования обратной функции (БПоф), а вход — с выходом элемента

И 7. Вход блока 15 соединен с выходом элемента И 8, а выход — со аходом второго допопнительного сумматора 1 1 с памятью и со входом третьего дополнительного сумматора 16 с памятью.

При преобразовании переменных напряжений необходимо учитывать какой функционал, характеризуюший преобразуемое переменное напряжение, является сушественным при использовании этого напряжения потребителем. Таким образом может, например, представлять интерес определение следуюших функционалов: — 1 д cpeeeeesmpeeeeeeного значения ч.

1 среднеквадратичного значения;

U „=вор 0 Ю 1гг

55 ср .т " (На чертеже представлена структурная схема преобразователя функционала переменного напряжения в код. мгновенного значения при g (дель. та-функции)

/ среднего знуч6ния, 6088

6 пряжения цифроаналогового преобразователя 10, а также предварительной аттестации преобразователя 3 функционала переменного напряжения в постоянное.

Устройство работает следующим образом.

Блок логического управления 9 управляет входным переключателем 1, элементами И 7 и 8, а также блоком памяти кодов 12, аналого-цифровым преобразователем 2, сумматором 6 с памятью, обеспечивая требуемую очередность и длительность тактов преобразования. Напряжение 0 поступает через переключатель 1 на преобразователь 3, на выходе которого . образуется постоянное напря- . жение

g Ш, = gu„l(4+d,)+6 <, где F (Ug) — действительная функция преобразования преобразователя 3;

F j U 1- номинальная (расчетная) функция преобразования преобразователя 3; мультипликативная и 0 4 аддитивная составляющие погрешности преобразователя 3 в окрестности преобразуемого напряжениями, приведенные к выходу преобразователя 3 где H, — - коэффициент пропорциональности от которого расчетным или аппаратурным способом, как правило, необходимо перей- is ти к функционалу Ос, Как известно, преобразователи того или иного вида функционала переменного напряжения в постоянное, как правило, не обладают достаточной стабильностью р функции преобразования, что вызывает необходимость использования замкнутых уровновешиваюшкх систем преобразования (например, системы с обратной связью) или систем с коррекцией погреш- is ности преобразователя. При этом минимально возможная погрешность д д результата преобразования складывается из двух сост авляюши.х:

1 1 Ц kn- о И1 где д — погрешность выходного цкп-so напряжения прецизионного первого цифроаналогового преобразователя, çs управляемого кодом источника постоянного или переменного напряжения . погрешность, обусловленН ная неодинаковостью воз- 40 действия преобразуемого напряжениями и выходного напряжения первого цифроаналогового преобразователя 10 на пре- 45 образователь 3 функционала переменного напряжения в постоянное.

5 73 где Т вЂ” период измеряемого напряжения, 0 — амплитуда измеряемого напряжения, — время, В преобразователях высокочастотных напряжений используются детекторные диоды со строго экспоненциальной вольтамперной характеристикой, в этом случае образуется функционал типа:

Как правило, снижение g +<><< выбирается переменным, низкочастотным или постоянным. Погрешность 3,, зависящая как от параметров 0<. выходного напряжения цифроаналогового . преобразователя 10, так и от принципа действия преобразователя 3 функционала переменного напряжения в постоянное, может быть сведена к минимуму оптимальным выбором вида выходного наНапряжение О . усиливается B усилителе 4 и преобразуется преобразователем

5 напряжение-код в цифровой код, который записывается через сумматор 6 с памятью и элемент И 7 в первый допол нительный сумматор 14 с памятью. На выходе дополнительного цифроаналогового преобразователя 13 образуется напряжение 0„, близкое по значению к 02 (отличие 0< - U>< вызвано лишь погрешностями усилителя 4 преобразователя 5 и дополнительного цифроаналогового преобразователя 13). Поскольку основная доля напряжения скомпенсирована напряжением 0,4 и на усилитель 4 и преобразователь 5 напряжение-код в ходе дальнейших тактов преобразования будут поступать малые разностные напряжения, для повышения точности преобразования на последующих тактах увеличивают коэффициент,усиления усилителя 4 в 100-1000 раз. Это позволяет на

1-3 порядка увеличить разрешающую способность устройства при небольшой разоешаюшей способности преобразователя 5. ному устанавливает напряжение на выходе дополнительного цифроаналогового преобразователя 13, а по коду на выходе цифроаналогового преобразователя

13 на первом также при помоши 6BQKG

15 определяется исходное значение кода

N < управления цифроаналогового преобразования 10, после чего процесс итеррации происходит аналогичным образом. l0

Введение в устройство новых узлов выгодно отличает предлагаемый преобразователь функционала переменного напряжения в код от известного, так как этим достигается реализация работы преобра- 15 зователя при сушественно нелинейной .передаточной характеристике прямой цепи преобразования. В результате будет повышено быстродействие преобразования переменного напряжения в код, что увеличи- 2о вает сферу применения преобразователя и позволяет повысить производитепьность труда.

Формула изобретения

l. Преобразователь функционала переменного напряжения в код, содержаший последовательно соединенные переключа- ЗО тель, аналого-цифровой преобразователь, сумматор с памятью и элемент И, входная шина аналого-цифрового преобразователи соединена с его выходной шиной через последовательно соединенные преобра- 3s зователь функционала переменного напряжения в постоянное, усилитель и преобразователь напряжение-код,вход переключателя соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы блока управл ения соединены с управляюшими входами переключателя, усилителя н преобразователя напряжение-код, о т— л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия введены два дополнительных сумматора с памятью, I дополнительный элемент И, блок памяти кодов номинального значения функционала, дополнительный цифроанапоговый преобразователь, блок преобразования обраг ной функции, причем выход элемента И через первый дополнительный сумматор с памятью соединен с входами блока преобразования обратной функции и дополнительного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с компенсационным входом преобразователя функционала переменного напряжения в постоянное,входблока преобразования обратной функции через дополнительный элемент И соеди нен с выходом сумматора с памятью а выход соединен со входом второго дополнительного сумматора с выходом блока памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений, а выход соединен со входом цифроаналогового преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о т л ич аю ши и с ятем, что в него введен третий дополнитьпьный сумматор, вход которого соединен с выходом блока преобразования обратной функции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 20958 1, кл. 6 0 1 Й 1 9/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 2 l 9290 кл G 06 F 5/00> 1967

Составитель М Назаров

Редактор А. Морозова Техред М. Петко Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2428/39 Тираж 751 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4