Способ преобразования напряжения в код

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 92485! (6! ) Лополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 16. 05. 79 (21) 2764942/18-21 с присоединением заявки J4(23)Приоритет (5! )М. Кл, Н 03 К 13/17

Гееудараткиный камитет

СССР ао делам иэабретеиий и атерытий

Опубликовано 30. 04. 82 Бюллетень № 16

Лата опубликования описания 30. 04. 82 (53) УДК 681. . 325(088. 8 ) В. С. Гречаниченко, В. В. Дюняшев и В. Е..., Тырса "!

f с!

Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

В КОД

Изобретение относитсл к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах.

Известны способы преобразования напряжения в код с промежуточным пре5 образованием его в частоту импульсов (11.

Недостатками этих способов является малая точность из-за отличия функции вспомогательного преобразова1О ния от номинальной и сложность реализации.

Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, 15 заключающийся в делении преобразуемого напряжения и выделении его кванта (2).

Недостатком данного способа явля20 ется малая точность, определяемая значением выделенного кванта преобразуемого напряжения. Уменьшение же последнего ограничиваетсл инст,рументальными погрешностями (e первую очередь погрешностлми преобразования код-напря><ение ).

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Цель достигается тем, что в способе преобразованил напряжения в код, заключающемся в делении преобразуемого напряжейия и выделении

его кванта, одновременно с делением преобразуемого напряжения осуществляют деление эталонного напряжения и выделение его кванта, после чего сравнивают выделенные кванты и при их неравенстве суммируют последовательно соответственно кванты преобразуемого напряжения и кванты эталонного напряжения и сравнивают полученные суммы квантов до их совпадения, причем увеличиваемую сумму квантов определяют по разности суммы квантов преобразуемого напряжения и суммы квантов эталонного напряжения.

На фиг. 1 а,б приведены диаграммы напряжений, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг. 2- структурная схема реализующего способ устройства, 5

Устройство содержит входной делитель 1, счетчики 2 и 3, преобразователь код-напряжение 4 (ПКН ), трйггер 5 управления, элементы И 6,7 и 8, узел 9 вычитания, блок 10 сравненил, 1о шину 11 запуска, входную шину 12, генератор 13 тактовых импульсов °

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.

Пусть KU - величина эталонного кванта напряжения, формируемого при помощи преобразователя код-напряжение, а 60 величина входного кванта напряжения, полученного при преобразовании входного напряжения

U>l, В частном случае это преобразование может быть выполнено, например, на многопозиционном делителе напряжения (последовательно соеди" ненных одинаковых образцовых сопротивлениях ) с известным коэффициентом деления A, т.е.

6U Эт

6U К9

60х ь "кь

Nx i

N эт< а

В слУчае же, когДа значениЯ 60зти 6 О>с таковы, что а и Ь нецелые, 15 то можно указать напряжения Й>С6UX и МфйЭт, разность между которыми не будет превышать единицы. разбиения чисел а и Ь - значения 6U„

Исходя из вышесказанногс>, после-

20 довательность действий, составляющих предлагаемый способ, такова: необходимо сформировать эталонный квант напряжения 60эт, путем деления входного напрлженил сформировать вход 5 ной квант Ых, пои неравенстве ь Ux и 6 Нрт пРоизводить послеДовательное суммирование соответственно квантг>в

6Uy, и квантов 6U>, после ка><дг>го сумЧ мированил сравнивать получаемые сумЗОмь> квантов с необходимой точностью, определяемой порогом д0>с . Сумма кван"гов, которая подвергается увеличениз, определяется в зависимости от знака разности имег>щихсл сумм кван35 товЕ60х и ЕьЦэ

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следу.зшим г>бразом.

Сигнал с шины 11 запуска поступает

4î на триггер 5 и опрокидывает его. B pe3ультате разрешается операция вычитания в узле 9 вычитанил двух напряжений, т.е. одного с преобразователя код- напряжение 4 (ПКН ) и второго со м входного делителя 1.В зависимости от знака разности вычитаемых напрл><ений на одном из двух выходов узла 9 вычитания появллетсл сигнал логической единицы. Так, при NgAUx) Йэ>Л0зт этот

5л сигнал открывает элемент и 7, а при

" Ng6U iN TЖЭт - элемент И 8.

В первом исходном состолнии на выходе ПКН 4 напряжение равно 6 Оэ; на выходе делителя 1 -hUg. Тогда после nepehpnca триггера 5 открываетсл элемент И 7,и тактовый импульс с генератора 13, пройдя открытые элементы

И 6 и И 7. поступает на счетчик 2. В

6Ux

6 UK1>, 60эт

Ь =—

AU yg

Ux Ux

Пусть также д 0>со,- величина требуемой погрешности квантования.

Поделим 60Эти Ых íà Л И>С>,и получим два числа, а и Ь

Предположим, что эти числа целые.

Очевидно, что они могут быть либо кратными, т,е. 4/Ь=- е, либо взаимно простыми. В первом случае на числовой оси имеют место совпадения точек k а и k ° е Ь (где k =1 2... ).

В случае взаимно простых а и Ь совпадающими точками будут точки

k i b w k b a

Таким образом, при целых а и b всегда можно указать точки на числовой оси, которые образуются путем умножения на целый коэффициент и числа а, и числа Ь.

Кроме того, на промежутке от

k а.Ь до (k+1}.à Ь всегда можно найти числа S и <, где (1с+! )»S с ° Ь и (k+1)аЪ1 1с а для которых выполняется условие а - Ь, сс1, c=1 2 ... min (а b) 1

Таким образом.из приведенного можно сделать следующий практический вывод . при .,значениях ь U и а Ох,которые могут быть представлены в виде целых чисел, обязательно существуют равные напряжения Й„60> и

N 60эт(фиг. 1 а).

Причем

Тогда э

В Н ЭТ

5 9 результате на выходе ПКН 4 появляется напряжение 2ЬИЭт. При перемене знака разности сравниваемых в узле 9 вычитания элемент И 8, через который тактовые импульсы поступают на счет" чик 3, управляющий входным делите" лем 1. В результате на выходе последнего появляется напряжение 2ь0эт., Таким образом устройство работает до тех пор, пока разность сравниваемых напряжений N Ug и йх <ения Ux находится из выражения

А Нэт х

Х эт .

Погрешность преобразования при этом равна

А. gUgq, Nx

Коэффициент деления А входного делителя 1 и коэффициент умножения

В, который должен обеспечиваться

ПКН 4, определяются из условий

a,Uýò L!xmax Охп с<х

АЪ в —. U 1<, ЬИ < А. ЬОР

24851 6

Т. е. произведение разрядов входного делителя 1 и ПКН 4 характеризуют максимальную разрядность выходного кода преобразователя.

5 Таким образом, предлагаемый способ позволяет преобразовывать И

Ь0х и ь<3Эт больше, чем погрешность преобразования. Так, например, при

1О использовании четырехразрядного делителя 1 и четырехразрядного ПКХ 4 можно получить погрешность преобразования, соответствующую восьмиразрядному преобразователю напряжение-код.

Формула изобретения

Способ преобразования напрях<ения

20 в код, заключающийся в делении преобразуемого напряжения и выделении его кванта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, одновременно с деле25 нием преобразуемого напрях<ения осуществляют деление эталонного напря1<ения и выделение его кванта, посФэ чего сравнивают выделенные кванты и при их неравенстве суммируют послеЗО довательно соответственно кванты преобразуемого напрях<ения и кванты эталонного напряжения и сравнивают полученные суммы квантов до их совпадения, причем увеличиваемую сумму квантов определяют по разности суммы квантов преобразуемого напряжения и суммы квантов эталонного напряжения. а при выборе

А = эт/Ь - хь ,„ЬИэт

Nx

При этом

А.87,—

Ux п ах

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орпадский П. П. Автоматические измерения и приборы, 1973, с. Ц25432.

2. Шляндин В. N. Цифровые измери45 тельные преобразователи и приборы.

1973, с. 218-219 (прототип).