Преобразователь напряжения

 

/ й. Д. Попов, й. й. Барановский и И. П. Куиврин! -"

I (72) Авторы изобретения (71) Заявнтель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к системам контроля и управления и направлено на совершенствование ппеобразо" вателей напряжения в код.

Известен преобразователь амплитуды напряжений в код, содержащий гене- ратор раэноступенчатого напряжения, образованный счетчиком и делителем напряжения, сравнивающий блок,.

„ выполняющий функции и нуль инди катора, ключи (логические weменты И), на одни входы которых подаются импульсы с сравнивающего блока, вторые входы ключей подсоединены к блоку управления, выходы сравнивающего блока и блока управления через ключи подсоединены к входам счетчика, управляющего гене-. ратором разноступенсатого напряженияЯ

Однако преобразователь обладает 20 ограниченными функциональными возможностями.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре

2 образователь амплитуды синусоидального напряжения в код, содержащий сравнивающий блок, вход которого соединен с преобразователем компенсирующего напряжения, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, к входам разрядов которого через соответствующие ключи сложения и вычитания годключены выходы блока управления, вход которого соединен с выходом блока определения знака, второй выход блока определения знака подключен к управляющим входам ключей вычитания, входы блока onpe" деления знака и выпрямительного блока соединены с входной еиной, выход выпрямительного блока соединен с вторым входом сравнивающего блока, выход которого соединен с уттравляющими входами ключей сложения. а

Недостатком преобразователя является ограничение функциональных возможностей f2).

938

395

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобраз вателя на*ряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий генератор импульсов, выпрямительный блок, вход которого соединен с шиной входного сигнала, с первым входом первого .ключа, с последовательно соединенными фазосдвигающими блоками, выходами подключенными к flepebIM входам второго, третьего и четвертого ключей, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен . с выходом преобразователя ком пенсирующего напряжения, входы которого соединены с входами блока совпадения и с выходами реверсивного счетчика, к входам разрядов которого через первые входы соответствующих .ключей вычитания, кроме последнего, и сложения подключены первый, второй и третий выходы блока управления, вторые входы ключей сложения соединены между собой, а ко вторым входам ключей вычитания подсоединен выход нуль-индикатора и первый вход блока управления, четвертый, первый, второй и пятый выходы которого соеди нены соответственно со вторым входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а четвертый выход еще соединен с входом установки в нуль реверсивного счетчика, введены пятый, шестой и седьмой ключи, элемент совпадения и формирователь импульса, выход которого соединен с вторым входом блока управления, а вход соединен с выходом "Постоянное" блока управления и первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и первым входом шестого ключа, а выход соединен с входом нуль-индикато ра и выходом седьмого ключа, первый вход которого соединен с выходами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй вход сое динен с выходом ".Переменное" блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а выход соединен.со входом управления блока совпадения, при этом второй вход шестого ключа соединен с выходом генератора импульсов, выход которого подключен ко вторым входам ключей сложения, причем третий, чето- вертый и пятый входы блока управления соединены соответственно. с шинами "Запуск", "Переменное" и "Постоянlt

5 ное

На фиг. представлена блок-схема преобразователя напряжения; на фиг. 2-3 - временные диаграммы работы преобразователя.

Устройство содержит преобразователь компенсирующего напряжения (ПКН) 1, блок 2 совпадения, реверсивный счетчик 3, ключи 4 вычитания импульсов, ключи 5 сложения импульсов, элемент 6 совпадения, формирователь

7 импульса, блок 8 управления, нульиндикатор 9, фазосдвигающие блоки

l0, ключи 11 — 12 пропускания сдвинутых по фазе напряжений, ключ 13, блок 14 сравнения, выпрямительный блок 15, ключ 16 пропускания импульсов от генератора, генератор 17 импульсов, шина 1S "Постоянное", шина 19 "Переменное", шина 20 "Запуск", выходы 2 1-25 "Постоянное", "Переменное", "0", "1", "2" блока управления.

ka временных диаграммах обозначены входное преобразуемое напряжение

И 26, напряжение 27 на выходе выпрямительного блока, напряжение 2830 на выходе фазосдвигающих блоков со сдвигом фазы Ч„, У, Ч соответственно, импульсы 31-33, поступающие на суммирующие входы (+) соот35 ветствующих групп разрядов реверсивного счетчикаЫО, с(„, *и и на вычитающие входы (-), импульсы 34 на выходе генератора импульсов, напряжение 35 компенсации на выходе flKH, имю пульсы 36 на выходе нуль-индикатора, импульсы 37 на входе устройства управления.

Работу преобразователя напряжения рассмотрим на примере устройст45 ва с тремя разрядами счетчика.

В начале преобразования напряжения в код выдается импульс "Запуск" в блок 8 управления. По этому сигналу блок управления выдает сигнал для обнуления содержимого реверсивного счетчика 3 и открытия ключа 11-1. Одновременно с сигналом "Запуск" выдается импульс признака. вида напряжения "Переменное" или "Постоянное".

Пусть на вход преобразователя подается переменное напряжение. В этом случае сигнал "Переменное" поступает от внешних устройств на шину 19

5 938395 устройства и затем на блок управления,а на выходе 22 блока управления появляется потенциальный сигнал

"Переменное", открывающий ключ 12.

Входное напряжение поступает на вход выпрямителя 15 и через открытый ключ 11-1 и ключ 12 поступает на вход нуль-индикатора. 9 и на вход выпрямителя 15. С выхода выпрямителя напряжение 27 0В= U поступает на lg первый вход сравнивающего блока 14.

В момент t, когда входное напряжение равно йулю, нуль-индикатор 9 выдает .импульс, который поступает на вход блока 8 управления. Ключ 11-1 закрывается. Затем появляется сигнал на выходе 23 блока 8 управления и открывает ключ 11-2 для подачи на вход нуль-индикатора 9 напряжения 28 с выхода фазосдвигающего блока, выполняющего сдвиг фазы Ч„ . Сигнал с выхо-да 23 блока 8 управления поступает также на вход ключей 4- 1 и 5- 1, которые. пропускают импульсы на вход старшей группы раэрядоа реверсивного 25 счетчика с о . При ) Ux I ) 0 g сравнивающий- блок подает сигнал на первый вход ключа 16, на второй вход которого поступают импульсы от генератора импульсов 17. Ключ .16 пропускает импульсы 31, которые через открытые ключи старших разрядов реверсивного счетчика поступают в счетчик . При 1U»1< Ок ключ 16 будет закрыт и импульсы в счетчик не пос35 тупают. В момент t < нуль-индикатор выдает импульс на вычитание и в блок управления для переключения на работу группы средних разрядов реверсивного счетчика с(1 ю

Вычитание происходит следующим образом.

В нуль-индикатора импульс поступает на вход группы разрядов d.o реверсивного счетчика через открытый ключ вычитания импульсов 4 и вычита4$ ется из содержимого с(о. При поступлении этого импульса в блок 8.управления сигнал на выходе 23 блока управления снимается и появляется на выходе 24 блока управления, откры"

50 вая ключи 4-2 и 5-2 средних разрядов и ключ 11, пропускающий напряжение

29 на нуль-индикатор. При переключении счетчика на cia напряжение компенсации нарастает с шагом дЬ который меньше шага д 0 1 е (2" - 1) раэ, где и„- число разрядов в 6... . В момент переключения U окажется меньше синусоидального напряжения 27 H за счет высокой частоты генератора импульсов начинает быстро с шагом д0 приближаться к Uq, а затем и превысит его.

Далее Ик будет отслеживат ь Ох.

Следующее переключение на младшие разряды произойдет в момент t, когда нуль-индикатор выдаст импульс, свидетельствующий о том, что напряжение 29 на выходе фазосдвигающего блока равно нулю. На этом этапе преобразование происходит доуравновешиванием 0» минимальным шагом напряжения.

Считывание информации с двоичного счетчика происходит при переходе синусоиды на максимум в момент t (фиг. 2д), когда напряжение на выходе фазосдвигающего блока 0$>=0 °

Нуль-индикатор выдает импульс, который через открытый элемент 6 совпадения проходит на открытие элемента 2 совпадения для считывания кода.

Двоичный код соответствующий амплитуде синусоидального напряжения поступает на выход преобразователя.

В предлагаемом преобразователе предусмотрена возможность (помимо преобразования амплитуды переменного напряжения а код) преобразования постоянного напряжения в код.

Рассмотрим этот режим работы преобразователя.

Пусть на вход преобразователя подается постоянное напряжение 35. В этом случае сигнал "Постоянное" поступает от внешних устройств одновременно с сигналом "Запуск", На, соответствующих выходах блока 8 уп равления появляются сигналы установки а нуль "Постоянное". Сигнал установки а нуль приводит устройство в исходное состояние, а потенциальный сигнал "Постоянное" открывает ключ 13, который подключает выход сравнивающего блока 14 ко входу нульиндикатора 9. Сигнал "Постоянное" поступает также на вход формирования импульса 7, который в момент появления потенциального сигнала "Постоянное" Со формирует короткий импульс поступающий на вход блока 8 управления. При его поступлении в блоке управления появляется управляющий сигнал на выходе 23,который открывает ключи 4-.1 и 5-1 для поступления импульсов в старшие разряды 0 реверсивного счетчика 3. Постоянное напряжение через выпрямитель 15

7 938395 . поступает на первый вход сравнивающе. го блока 14, на.второй вход которого поступает напряжение компенсации О от ПКН. Выход сравнивающего блока подключен к первому входу клю" ча 16, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов

17. Через открытый ключ 13 выход сравнивающего блока подключен также ко входу нуль-индикатора 9. При

+C(U>) открываетоя ключ 16 и импульсй 34 генератора импульсов суммируются в реверсивном счетчике (импульсы 31). При u<=(Ох} (в момент времени „) т.е, при (U ) " U = О нуль-индикатор 9 выдает импульс, который вычитается из .содержимого старших разрядов с ореверсивного счетчика 3 и поступает в блок управления для переключения счетчика на средние разряды с . Аналогично происходит переключение двоичного реверсивного счетчика на группу младших разрядов в момент tg и считывание, кода с реверсивного счетчика по третьему импульсу нуль-индикатора в момент t (фиг. 3).

Таким образом, преобразователь напряжения выполняет Функции преобразователя амплитуды синусоидального напряжения и преобразователя постоянного напряжения. Это достигается введением двух аналоговых ключей, обеспечивающих подключение ко входу нуль-индикатора сдвинутых по фазе напряжений или разностных напряжений, и формирователя импульса, формирующего короткий импульс при появлении на его входе потенциального сигнала.

Точность предлагаемого преобразователя такая же, как и у известного. Время преобразования амплитуды синусоидального напряжения

--- Т

4 где T - период синусоидального напряжения, т ° е. быстродействие. такого преобразователя в режиме преобразования амплитуды синусоидального напряжения одинаково, как и у известного. 8 режиме преобразования постоянного напряжения предлагаемый преобразователь обладает быстродействием примерно на порядок выше быстродействия обычных преобразователей последовательного счета.

1а

2о

25 зо

5О

Формула изобретения

Преобразователь напряжения, содержащий генератор импульсов, выпрямительный блок, вход которого соединен с шиной входного сигнала, с первым входом первого ключа с последовательно соединенными. Фазосдвигающими блоками, выходами подключенными к первым входам второго, третьего и четвертого ключей, а выход соединен с первым входом блока срав- нения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя компенсирующего напряжения, входы которого соединены с входами блока совпадения и с выходами реверсивного счетчика, к входаж разрядов которого через первые входы соответствующих ключей вычитания, кроме последнего, и сложения подключены первый, второй и третий выходы блока управления, вторые входы ключей сложения соединены между собой, а к вторым входам ключей вычитания подсоединен выход нуль-индикатора и первый вход блока управления, четвертый, первый, второй и пятый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а четвертый выход еще соединен с входом установки в нуль реверсивного счетчика, о т л ич а ю щ и " с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей введены пятый, шестой и седьмой ключи, элемент совпадения и формирователь импульса, выход которого соединен с вторым входом блока управления, а вход соединен с вы— ходом "Постоянное" блока управления и первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и первым входом шестого ключа, а выход соединен с входом нуль-индикатора и выходом седьмого ключа, первый вход которого соединен с выходами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй вход соединен с выходом "Переменное" блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а выход соединен с входом управления блока совпадения, при этом второй вход шестого. ключа соединен с выходом генератора импульсов, выход которого подключен к вторым входам клю938395 чей сложения, причем третий, четвертый и пятый входы блока управления соединены соответственно с шинами

"Запуск", "Переменное" и "Постоянное".

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Шляндин В. й. Цифровые измерительные преобразователи и приборы.

И., "Высшая школа", 1973, с. 224-225.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке М 2774614/21, кл. Н 03 K. 13/17, 04.06.79938395 ишшш

tg

ФиаУ

BHHHllH Заказ 4479/78 ТиРаж 959 Подписное

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