Способ преобразования напряжения в код и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАйИЕ

ИЗОБРЕТЕпИЯ

R АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1947963 л (// (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 19. 01. 81(21) 3238808/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 3007.82. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 3007,82

Р1 М К з

Н 03 К 13/20

Государственный коМитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Автор: изобретен и я

B.Т, Диденко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВЛНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ?ЦЕСТВЛЕНИЯ

t5

25

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления.

Известен частотно-импульсный способ преобразования, заключающийся в преобразовании напряжения в частоту, формировании опорного временного интервала, равного времени преобразования, и формировании кода в течение сформированного временного интервала (13-.

Недостатком известных способа и устройства для его осуществления является трудность синхронизации времени преобразования с периодом помехи при условии сохранения постоянства показаний отсчета, так как одновременно с интервалом интегрирования необходимо изменять крутизну .преобразования напряжения в частоту, при этом предел коэффициента йодавления сетевых помех равен 30-40 дБ при колебании частоты сети 50+1 Гц.

Известен также частотно-импульсный способ преобразования с измерением остаточного заряда интегратора, по которому на первом этапе входной сигнал преобразуют в частоту следования импульсов, формируют временной интервал, равный времени преобраэова ния, и формируют код в старших разрядах счетчика в течение сформированного временного интервала, после чего на втором этапе измеряют остаточный заряд интегратора и формируют дополнительный код в младших разрядах счетчика. устройство, реализующее известный способ, содержит входное устройство, источник опорного напряжения, преобразователь напряжения в частоту, детектор нулевОго уровня, схему управления, генератор счетных импульсов, ключи, счетчик, дешифратор и индикаторное устройство (2).

Основным недостатком известных способа и устройства для его осуществления является трудность синхронизации времени преобразования с периодом помехи, в результате чего коэффициент подавления сетевых помех при длительности преобразования, равной 1 с",нахо><ится на уровне 50 дБ.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и сокращение времени преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования напряжения в код, основанному на про947963 межуточном,преобразовании напряжения в частоту с последующим преобразованием частоты в код с помощью эталонной частоты, одновременно с преобразованием напряжения в частоту осуществляют умножение эталонной часто- 5 ты на код, пропорциональный входному сигналу, и сравнивают полученные частоты в течение времени, равного или кратногс периоду помехи, причем при неравенстве частот код, пропорциональ ð ный входному сигналу, изменяют до момента выполнения равенства частот и при переходе сигнала помехи через

0 фиксируют значение кода, пропорционального входному сигналу, а в устройство для реализации этого способа, содержащее преобразователь напряжения в частоту, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, блок управления и генератор счетных импульсов, введены реверсивный счетчик, генератор управляемой частоты и компаратор .частоты, при этом выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами установки генератора управляемой час-. 5 тоты и с выходной шиной устройства, а входы сложения и вычитания ревенсивного счетчика подключены к соответствующим выходам компаратора частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора управляемой частоты, а первый вход — с выходом преобразователя напряжения в частоту, второй вход которого соединен с входами разрешения счета реверсивного счетчи-З5 ка и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к входу установки 0 реверсивного счетчика, причем выход генератора счетных импульсов соединен с информационным 4р входом генератора управляемой частоты, счетным входом реверсивногс счетчика и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к сетевой шине. 45

На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит преобразователь 1 напряжения в частоте, компаратор 2 частоты, реверсивный счетчик

3, генератор 4 управляемой частоты, блок 5 управления и генератор б счетных импульсов. .Способ осуществляется следующим 55 об разом.

Входной сигнал 3г поступает на вход .преобразователя 1 напряжения в частоту, на выходе которого формируется последовательность импульсов, следую-60 щих с частотой Е<, пропорциональной входному сигналу Нс, а на выходе всего устройства формируется код N«, также пропорциональный входному сигналу V<.

Таким образом, получаем с (1)

В силу постоянства частоты п, этл. t (1) тогда можно записать

fc эх. ® с откуда с этл. . 4)

Запишем выражение 4 в виде

f =К

ГИ- ЭтЛ. где Š— частота преобразования, опре% деляемая кодом входного сигнала IVс, К„ — коэффициент преобразования частоты.

Таким образом, для реализации способа необходимо сформировать частоту

+ посредством умножения эталонной час.— тотыЕ „на коэффициент преобразования частоты K = N и сравнить полученную частоту с частотой, пропорциональной входному сигналу f с .

Из выражения 3 следует, что результат преобразования напряжения в код не зависит от времени преобразования (длительности преобразования)

Ес

I так как М =, и следовательно, эти интервал текущего значения времени можно записать в широких пределах, что дает возможность легко осуществить синхронизацию времени преобразования с периодом помехи в устройствах для осуществления способа и значительно увеличить величину коэффициента подавления сетевых помех.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

При включении устройства в момент перехода напряжения сети через 0 на первом выходе блока 5 управления формируется импульс установки реверсивного счетчика 3 и одновременно сигнал

"Пуск", деблокирующий счетный вход реверсивного счетчика 3 ° С этого момента с входа преобразователя 1 напряжения в частоту на первый вход компаратора 2 частоты начинают поступать импульсы, следующие с частотой Ес .

Импульсы эталонной частоты fz, поступающие с выхода генератора 6 счетных импульсов на информационный вход генератора 4 управляемой частоты, преОбразуются в последнем в соответствии

ВЫРажЕНИЕМ f =KII <>>>, ПРИ коэффициент преобразования частоты

К„ формируется кодом реверсивного счетчика 3, разрядная сетка которого заполняется импульсами эталонной частоты, поступающими с выхода генера947963 тора б счетных импульсов с приходом сигнала "Пуск".

С выхода генератора 4 управляемой частоты импульсы, следующие с vacтотой f+ поступают на второй вход компаратора 2 частоты,в которомсрав- 5 ниваются Входные частоты в соответ- ствии с выражением fc=fýòn- и прис чем на выходе компаратора 2 частоты формируется сигнал управления реверсом реверсивного счетчика 3 в соот- 10 ветствии с условием: при f V 8 - Й обратный счет, при т (f - Я

С этЛ С этл с прямой счет.

Процесс преобразования продолжается в течение времени, равного или . кратного периоду помехи в зависимости от задания длительности преобразования.

По окончании преобразования в момент перехода сигнала помехи через

О на втором выходе схемы 5 управле20 ния формируется сигнал "Останов", при этом на выходе разрядов счетчика 3 формируется код

С Åf,3 T,n

Новый цикл преобразования начи- 25 нается с приходом сигнала "Пуск".

Погрешность работы устройства определяется погрешностью преобразователя 1 напряжения в частоту, которая может быть порядка 0,01%,и ниже, разрядной сеткой генератора 4 управляемой частоты, а также стабильностью частоты следования импульсов эталонной частоты генератора б счетных импульсов, которая в кварцевом генераторе легко может быть

35 обеспечена не ниже 10 .

Необходимое чйсло разрядов генератора 4 управляемой частоты определяется из условия максимального коэффициента преобразования эталонной частоты, обеспечивающего нужную точность преобразования.

C max

lip.max с max

ЭТЛ

Диапазон преобразования устройства определяется максимальной девиацией частоты преобразователя 1 напряжения в частоту и разрядной сеткой генератора 4 управляемой частоты.

Так, при входном сигнале V †.-О с mlitt минимальная частота преобразования

Х „, „=Е л и коэффициент преобразования частоты K генератора 4 управляемой частотй равен 1, что в способе прямого преобразования 9 f - М соответствует частоте К" „. =,- -Е =О

СПИп tn1tt ЭтЛ

В предлагаемом изобретенйи йсключается необходимость смещения частоты преобразователя напряжения в частоту 1 относительно истинного или условного нуля, так как это выполняется автоматически условием Е

С tt14 tl Этл

Благодаря независимости кода преобразования от длительности преобра 65 э ования (времени преобразов ануя ), что вытекает из условия М

Еатл в устройстве для осуществления способа легко выполняется синхронизация начала и конца такта преобразования с периодом сети (помехи ).

Таким образом, tto коэффициенту подавления сетевых помех предлагаемое устройство приближается к уровню

70-80 дБ и выше при времени преобразования, равном или кратном периоду помехи. формула изобретения

1. Способ преобразования напряжения в код, основанный на промежуточном преобразовании напряжения в частоту, с последующим преобразованием частоты в код с помощью эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и сокращения времени преобразования, одновременно с преобразованием напряжения в частоту осуществляют умножение эталонной частоты на код, пропорциональный входному сигналу, и сравнивают полученные частоты„ в течение времени равного или кратного периоду помехи, причем при неравенстве частот код, пропорциональный входному сигналу, изменяют до момента равенства частот и при перехоце сигнала помехи через О фиксируют значение кода, пропорционального входному сигналу.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее преобразователь напряжений в частоту, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, блок управления и генератор счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены реверсивный счетчик, генератор управляемой частоты и компаратор частоты, при этом выходы разряцов реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами установки генератора управляемой частоты и с выходной шиной устройства, а входы сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены к соответствующим выходам компаратора:. частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора управляемой частоты, а первый вход — с выходом преобразователя напряжения в частоту, второй вход которого соединен с входом разрешения счета реверсивного счетчика и первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к входу установки О, реверсивного счетчика, причем выход генератора счетных импульсов соединен с информационным входом генератора управляемой частоты, счетным входом реверсивного счетчика и первым входом блока управления, 947963

Crore игамо

Составитель В. Войтов

Редактор А. Огар ТехредЛ. Пекарь Корректор A. Дзятко

Эаказ 5668/78 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оТкрытий

1 13035,. Москва,:K-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй вход которого подключен к сетевой шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Иколин В.П. Аналогово-цифровые пре- 5 образователи, М., 1980, с.170-171, рис.7.7а.

2. Прянишников В.A. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. Л., 1976, с.23-25, рис.1-3 (прототип) .