Преобразователь rlc-параметров датчиков в код с параллельным усреднением

 

Союз Советских

Социалистических

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<11>855533 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.з а 01 R 27/02 (22) Заявлено 161179 (21) 2838491/18-21 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 1 508.81. Бюллетень N930

Дата опубликования описания 1508,81 (53) УДК 821.317, .33(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Бардаченко, Ю. В. Королев, И, И, Митасов и В. В. Нестер

1 (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ й(. С -ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКОВ

В КОД С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ УСРЕДНЕНИЕМ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано прн сборе информа- ции с „RLC-датчиков и вводе ее в ЭВМ.

Известны преобразователи RLC-параметров пассивных элементов электрических цепей в код, использующие промежуточное время-импульсное представление информации 1 .

Однако известный преобразователь характеризуется недостаточной точностью преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь RLC-параметров датчиков в код, содержащий компаратор, первый вход которого подключен к выходу ВС(й )-цепи, второй вход — к выходу блока формирования опорных напряжений, генератор тактов, ключ, вход которого соединен с источником постоянного стабильного напряжения, выход которого соединен со входом RC(RL) — öåïè, управляющий вход ключа соединен с выходом генератора тактов и с первык входом преобразователя время-код, второй вход которого соединен с выходом компаратора, вход блока формирования опорных напряжений соединен со входом источника постоянного стабильного напряжения j 2) .

Однако данное техническое решение имеет недостаточное быстродействие, которое резко уменьшается с повышением точности, цель изобретения - повьхаение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь RLС-параметров датчиков в код с параллельным усреднением, содержащий компаратор, первый вход которого подключен к выходу RC(RL)-цепи, второй вход — к

1S выходу блока формирования опорных ,напряжений, генератор тактов, ключ, вход которого соединен с источником постоянного стабильного .наПряжения, выхрд которого соединен со входом

20 RC(RL)-цепи, управляющий вход ключа соединен с выходом генератора тактов и с первым входом преобразователя время-код, второ1т вход которого соединен с выходом компаратора, вход блока формирования опорных напряжений соединен со входом источника постоянного стабильного- напряжения, введены n-l компараторов, первые входы ко- торых объединены и подключены к выхо3Q ду RC(RL)-цепи, вторые входы — к со855533 ответствующим выходам блока формирования опорных, напряжений, а выходы— к вторым и входам преобразователя время-код.

Преобразователь время-код целесообразно выполнить в виде блока, содержащего счетчик, элемент ИЛИ, и элементов И, генератор импульсов, распределитель, и делителей частоты повторения импульсов, причем выход генератора импульсов соединен со входом распределителя, выходы кото- 10 рого соединены соответственно с входами и делителей частоты повторения импульсов, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых (5 объединены и подключены к первому входу преобразователя время-код, третьи, входы — со вторыми п входами преобразователя время-код, выходы—

"о входами элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу счетчика.

Блок формирования опорных напряжений целесообразно выполнить в виде и делителей напряжения, входы которых объединены и подключены к входу блока формирования опорных напряжений, выход — к соответствующим п выходам блока формирования опорных напряжений, Hа фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя на фиг. 2 — времен- 30 ные диаграммы для случая, когда n=4, Преобразователь содержит генератор 1 тактов, ключ 2, RC-цепь 3, блок 4 формирования опорных напряжений, компараторы 5-8, преобразова- 35 тель 9 время-код, состоящий из генератора 10 импульсов, распределителя

" 1, делители 12-15 частоты повторе;ия импульсов, элементы И 16-19, элемент ИЛИ 20, счетчик 21.

Преобразователь работает следующ..- м образом.

В исходном состоянии низким уровнем сигнала с генератора 1 тактов ключ 2 разомкнут и напряженке Е источника постоянного стабильного напряжения (на схеме не показан) не попадает на вход RC-цепи 3. Этим же

;.;игналом закрыты по второму входу элементы И 16-19, и импульсы не по» ступают через элемент ИЛИ 20 на 59 счетчик 21, Генератор 10 импульсов, распределитель 11, делители 12-15 работают непрерывно при включенном питании. На выходах компараторов 5-8.ысокие уровни напряжений, так как 5$ напряжения с выходов блока формирова ия опорных напряжеиий превосходят напряжение на выходе RC-цепи 3. По сигналу с генератора 1 тактов(переключение на высокий уровень) замыкается ключ 2 и напряжение Е попадает на вход НС-цепи 3. Ha x e RC-цепи

3 образуется нарастающее экспоненциальное напряжение (см. Фиг < 2а)

0(t) E (1 - exp(-; -)1 ()) Элементы И 16-19 открываются,и через них поступают импульсы на элемент

ИЛИ 20 и счетчик 21, За счет распределителя 11 ни один импульс не совпадает во времени с импульсами в параллельных каналах (см. фиг. 2e), и каждый из них подсчитан счетчиком 21.

В моменты, когда экспоненциальное напряжение сравнивается с каждым из опорных, срабатывает соответствующий компаратор 5-8, напряжение на его выходе приобретает низкий уровень, запирающий элемент И 16-19 по третьему входу. Поступление импульсов в счетчик 21 по соответствующему каналу прекращается. Образуется пачка импульсов с числом импульсов в пачке.

Е

И = T. f = 2 C . 6rt= (г)

4 1 1 Е-Я от„

В конце такта в счетчике 21,зафикси ровано число импульсов

4 4

Я=К т„Г„=ЯС S. Ь, (, 4 E-Vо„ где ҄— интервал времени между сигналами генератора 1 тактов и компаратора 5-8 (длительность пачки); частота повторения импульсов на выходе делителя 12-15 частоты;

l соответствующее -тому канаон; лу опорное напряжение.

В приводимом варианте исполнения устройства делитель 12 работает в режиме 1,:1, делители 13-15 соответственно в режимах 1:2, 1:4, 1:8.

В соответствии с установленными час» тотами импульcíûõ последовательностей, заполняющих временные интервалы между сигналом генератора 1 тактов и сигналами с выходов компараторов 5 8, выбираются опорные напряжения с таким расчетом, чтобы выполнялось равенство

Р.Вп =e 6п оп оп оп оп или — (. ) чоп Е - 4,щ„

Чо

У ° Е() - (1 - 0)) оп Е .т„

Выражение (5) устанавливает связь между опорным напряжением (« того канала и опорным напряжением первого канала при заданном отношении частот заполняющих импульсных последовательностей этих каналов, Теперь число импульсов, посылаемое в счетчик 21 каждым каналом, должно быть одинаковым, если не учитывать погрешностей элементов, в особенности погрешности срабатывания компараторов

5-8. В реальных преобразователях всегда наблюдается "дрожение" момен855533

Ь та срабатывания компаратора, обусловленное шумами и внешними дестабилизйрующими воздействиями. Поэтому каждый канал посылает в счетчик 21 неодинаковое число импульсов от такта к такту. И это гроявляется в постоянной смене значений младших разрядов счетчика 21; Представляя совокупность пачек импульсов на .-ыходе каждого канала в виде случайного процесса, в котором каждая пачка является его реали- зацией, получим число в счетчике 21 как вычисленное среднее значение по ансамблю этого случайного процесса.

Если в рассматриваемом варианте исполнения устройства отбросить два младших разряда счетчика 21 (не про- 5 иницировать их), это эквивалентно делению результата на 4, подразумевая под кодом счетчика 21 двоичный код..

Таким образом, получаем окончательный результат преобразования в виде: 2О RC4 E я — е< 4 (6)

4;. " E - î ;

Можно упростить схему, соединив выходы распределителя 11 непосредственно с первыми входами соответствующих элементов И 16-19 и подав на вторые входы всех компараторов 5-8 одно общее опорное напряжение. При этом отпадает необходимость в делите- З© лях частоты 12-15 и дополнительных и-1 делителях напряжения в блоке 4 формирования опорного напряжения, При этом. в счетчике 21 записано число Е м- мс. еп, (7)

Е -Чоа а проиндицйруется число

Ф .4 Рс— .4 с — (8)

Время, затраченное устройством на получение результата, равно длительности одного такта. Следовательно, получен выигрыш в быстродействии по сравнению с прототипом в и раз (для рассматриваемого случая в 4 раза), à 4> также более высокая (в QA раз) точность преобразования. При этом средства, .затраченные на достижение цели, не очень существенны, так как все дополнительно введенные элементы Я1. легко реализуются интегральной технологией в небольшом объеме, Формула изобретения

1. Преобразователь RLC-параметров датчиков в код с параллельным усреднением, содержащий компаратор, первый вход которого подключен к выходу

RC(RL)-цепи, второй вход — к выходу блока формирования опорных напряжений, генератор тактов, ключ, вход которого соединен с источником постоянного стабильного напряжения, выход которого соединен co rrrroar M RC(RL)-цепи, управляющий вход ключа соединен с выходом генератора тактов и с первьм входом преобразователя время-код, второй вход которого соединен с выходом компаратора, вход блока формирования опорных напряжений соединен с входом источника постоянного стабильного напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены и-1 ком» параторов, первые входы которых объединены и подключены к выходу RC(RL)цепи, вторые входы - к соответствующим выходам блока формирования опорных напряжений, а выходы - к вторым и входам преобразователя время-код.

2. Преобразователь по п.2, о тл н ч а ю шийся тем, что преобразователь время-код содержит счетчик, элемент ИЛИ, и элементов И, генератор импульсов, распределитель, и делителей частоты повторения импульсов, причем выход генератора импульсов соединен со входом распределителя, выходы которого соединены соответственно с входами и делителей частоты повторения импульсов, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к первому входу преобразователя время« код, третьи входы - со вторыми и вхо-, дами преобразователя время-код, выходы — со входами элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу счетчика, а блок формирования опорных напряжений содержит и делителей напряжения, входы которых объединены и подключены к входу блока формирования опорных напряжений, выходы - к соответствующим и выходам блока формирования опорных напряжений.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Вдовиченко A. A. Измерительный, универсальный цифровой прибор типа

Ф-480. -. "Приборы и системы управ.ления", 1960, 9 1.

2. Технический отчет по OKP "Преобразователь". Сборник рефератов

НИОКР. Сер. AT М., 1976, вып, 4,