Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени

 

Союз Советсиик

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

961136 (6E ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22. 07. 80 (21) 2964272/18-21 (51)М. Кл.

Н 03 K 13/20 с присоединением заявки ЭЙ—

1веударстееные кемитет

СССР до делам . нэабретенил и открытий (53) УД К 681. 325 (088.8) (23) Приоритет—

Опубликовано 23.09 82. Бюллетень №35.Дата опубликования описания 23. 09. 82

А. А; Иурин, М. Ф. Кандиров, В. В;

Л. Н. Фирстов, Э. К. Шахов и B. И. 1Шлянди е (>,,, < (?2) Авторы изобретения! 3 r. 1„СТЕФ!Тчо.

Тс Х И П (ЕС ; Л 1

f71) Заявитель

5 "Äß0 E- м ;, (54) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Известны интегрирующие преобра-. зователи напряжения в интервал време- ни,в которых возникает необходимость в последующем суммировании результа5 тов преобразования (1j.

Однако при этом задача сводится к цифровому измерению суммы непримыкающих интервалов времени, что приводит к появлению погрешности, обусловленной дискретностью. числа импульсов опорной частоты, заполняющих каждый из выходных интервалов.

Максимальное значение абсолютной погрешности может достигать числа пачек суммирующих импульсов. Существуют статистические методы уменьшения этой погрешности, которые лишь уменьшают вероятность появления этой 20 погрешности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий первый интегратор,. выход которого подключен к входу неинвертирующего усилителя, выход последнего соединен через первый ключ с первым входом первого интегратора,, второй вход которого соединен с источником преобразуемой величины, третий вход - с источником опорного напряжения, выход первого ключа соединен с первым входом второго интегратора, выход которого соединен с входом неинвертирующего усилителя - нуль- органа, выход которого через второй ключ - с вторым входом второго интегратора, третий вход последнего соединен с источником опорного напряжения, выход неинвертируемого усилителя - нуль-органа и управляющие входы ключей соединены с выходами устройства управления, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов (2).

Недостатком известного преобразования является наличие погрешности

96 ори суммировании ряда непримыкающих интервалов времени.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий первый интегратор, выход которого подключен к входу неинвертирующего усилителя, выход последнего соединен через первый ключ с первым входом первого интегратора, второй вход которого соединен, с источником преобразуемой величины, третий вход — с источником опорного напряжения, выход первого ключа соединен с первым входом второго интегратора, выход которого соединен с входом неинвертирующего усилителянуль-органа, выход которого соединен через второй ключ с вторым входом втооого интегратора, третий вход последнего соединен с источником опорного напряжения, выход неинверти" рующего усилителя-нуль-орг-на и управляющие входы ключей соединены с выходами устройства управления, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, введен третий ключ, через который выход неинвертирующего усилителя - нуль-органа соединен с дополнительными входами интеграторов, управляющий вход третьего ключа соединен с дополнительным выходом устройства управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема интегрирующего преобразо" вателя напряжения в интервал времени, Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени содержит интеграторы t и 2, неинвертирующий усилитель 3, неинвертирующий усилитель - нуль-орган ч, ключи 5-7, устройство 8 управления, генератор 9 тактовых импульсов, причем входом пре= образователя является вход интегратора 1, выход которого соединен с входом неинвертирующего усилителя 3, выход последнего через ключ 5 соединен с входами интеграторов 1 и 2, источник опорного напряжения соединен с входами интеграторов 1 и 2, выход интегратора 2 соединен с входом неинвертирующего усилителя - нульоргана, выход которого через ключи

6 и 7 соединен с входами интеграторов 1 и 2, управляющие входы ключей 5-7 и выход неинвертирующего усилителя — нуль-органа 4 соединены с

1136 . ф устройством 8 управления, выход генератора 9 тактовых импульсов соединен с входом устройства 8 управления, На фиг. 2 представлена временная диаграмма, поясняющая работу преобразователя, где: 10 — выходное на-, пряжение интегратора 1; 11 - выходное напряжение ключа 5", 12 — импульсы опорной частоты; 13 - выходное на1в пряжение интегратора 2; 14 - выходное напряжение неинвертирующего усилителя - нуль- ; 15 - выходное напряжение ключа 6.

Рассмотрим работу преобразователя,: у начиная с момента времени „, когда ключ 5 разомкнут по команде с устройства 8 управления. Напряжение на выходе интегратора.1 в момент t< достигнет значения

26 о

Н 2 РC 2 1) Д С (2 1)

Напряжение на выходе интегратора

2 в момент.t достигает значения

25 U0 Н 2 ="Н 1 В С ("2 )

Как видно из временных диаграмм, момент t< соответствует равенству. нулю выходного напряжения интегратора 2, В этот момент замыкается ключ б. Под действием отрицательной обратной связи на выходе ключа 6 установится напряжение, равное й, зз ц и 4,.которое поступает на вход о р интегратора 1 в течение времени (tyt ), В момент tg,соответствующий приходу следующего импульса опорной часgg тоты, ключ 6 закрывается.

Ключ 7 в момент t > открывается и предназначен для поддержания интегратора 2 в нулевом состоянии до момента времени t+. Выражение для выход4 ного напряжейия интегратора 1 в момент времени t< следующее

50 ".) йс,(ь " ) 0

Учитывая, что U= U< ,ф

Э

U О

"н, " ="н„ d р с (x ã) р с "

961136

Uo R4

" (а т) рр с„ з т>

Усилитель 3 в течение времени

t4- t1 находится в режиме насыщения! 5 так как его коэффициент усиления достаточно большой.

Далее ключ 5 по команде с Устройства управления замыкается и находится в этом состоянии в течение времени t Ь - t4. До выхода усилителя 3 в активный режим (момент i5) напряжение на выходе интегратора 1 достигнет значения

Э нс х

6 1 (5 4) С (5 4)

В течение времени t6-й 5 на выходе ключа устанавливается напряжение, 6 Ь; равное О„ — - >>

"Я„о к

Далее процесс преобразования повторяется.

Таким образом, как видно из вре,менных диаграмм и из описания в каж дом последующем цикле производится 2Е коррекция погрешности квантования путем интегрировайия импульса, несущего информацию о погрешности квантования в предыдущем цикле. При этом при суммировании и интервалов пре3$ образования погрешноств квантования не превысит и а, в то время как в известном устройстве погрешность квантования может достичь значения и а .

Уравнение преобразования данного пре46 образователя для одного цикла в наихудшем случае, когда t -t = В, где и - шаг квантования, имеет вид

Х 6 3 Ь 3 T ьт= — — т. Ь вЂ”

00 1A÷ RÐ÷

При соответствующем выборе параметров резисторов R4, R5 погрешность квантования не будет превышать ta

Формула изобретения

Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий первый интегратор, выход которого подключен к входу неинвертирующего усилителя, выход последнего соединен через первый ключ с первым входом первого интегратора, второй вход которого соединен с источником пре-. образуемой величины, третий входс источником опорного напряжения, выход первого ключа соединен с первым входом второго интегратора, выход которого соединен с входом неинверти" рующего усилителя - нуль-органа, выход которого соединен через второй ключ с вторым входом второго интегратора, третий вход последнего соединен с источником опорного напряжения, выход неинвертирующего усили" теля .- нуль-органа и управляющие входы ключей соединены с выходами устройства управления, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введен введен третий ключ, через который выход неинвертирующего усилителя - нуль-органа соединен с дополнительными входами интег" раторов, управляющий вход третьего ключа соединен с дополнительным выходом устройства управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иартяшин А. И. и др. Преобразователь электрических параметров для систем контроля и измерения энергии.

1976, с. 66-71.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 739539, кл. H 03 K 13/20, 1978.