Устройство для контроля и преобразования аналоговых сигналов

Устройство для контроля и преобразования аналоговых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электросвязи . Снижаются погрешности контроля , обусловленные воздействием дестабилизирующих помех. Устройство со,- держит генератор (Г) 1 тактовых импульсов , Г 2 прямоугольных импульсов, блок разделительных диодов, основной источник (Ис) 4 аналоговых сигналов, дополнительный Ис 5 аналоговых сигналов , два блока 6 и 7 сравнения. Йс 8 опорного сигнала, два одновибратора 9 и 10, элемент ИСКПЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 11, элемент И 12, счетчик .13 импульсов.- Доьшенсация составляющей погрешности устр-ва, вызванной воздействием внешних помех на Ис 4, снижает суммарную погрешность контроля в HecKojibKO раз. При этом погрешность определяется в основном только нестабильностью Ис 8 и блока сравнения и достигает иаче- НИИ порядка О,1-0,5%. Цель достигается введением Ис 5, блока 7, одновибратора 10, элементна II, блока 3, Г 2. 2 ил. г

СОКИ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 04 В 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (2)).3834408/24-О9 .(22) 30.12.84 (46) 15.06.86. Бюл. У 22 (72) Н.И.Гаранин. (53) 621. 396. 64 (088. 8) (56) Темников Ф.Е. и др. Теоретические основы информационной техники.

М.: Энергия, 1971, с. 110-111.

Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессоров и миниЭВМ./Пер. с, англ. Под ред. М.В.Гальперина. М.:

Мир. 1981, с. 128, рис..6.21. 6.22а. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электросвязи. Снижаются погрешности контроля, обусловленные воздействием де-. стабилизирующих помех. Устройство со; держит генератор (Г) 1 тактовых импульсов, Г 2 прямоугольных импульсов, блок разделительных диодов, основной источник (Ис) 4 аналоговых сигналов, дополнительный Ис.5 аналоговых сигналов, два блока 6 и 7 сравнения. Ис 8 опорного сигнала, два одновибратора

9 и .10, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH ll элемент И 12, счетчик,13 импульсов. ,Компенсация составляющей погрешности .устр-ва, вызванной воздействием внешних помех на Ис 4, снижает суммарную по- грешность контроля в неско,ько pas.

При этом погрешность определяется в основном только нестабильностью Ис 8 и блока сравнения и достигает значений порядка 0,1-0,5Х. Цель достигает" -3 ся ьведением Ис 5, блока 7, одновибратора 10, элемента 11, блока 3, Г 2.

2 ил. С" .1238249

Изобретение отнвсится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных при контроле и испытаниях технических систем, Цель изобретения — снижение по- 5 грешностей контроля, обусловленных воздействием дестабилизирующих помех.

На фиг.l представлена структурная электрическая: схема устройства для

1 контроля. и преобразования аналоговых сигналов; на:фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для контроля и преобразования аналоговых сигналов содер-15 жит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 прямоугольных импульсов, блок 3 разделительных диодов, основной источник 4 аналоговых сигналов, дополнительный источник 5 аналоговых сигналов, первый 6 и второй 7 блоки. сравнения, источник 8 опорного сигнала, первый 9 и второй 10 одновибраторы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, элемент И 12, счетчик 13 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

На запускающий вход генератора 1 тактовых импульсов подается управ ляющий .сигнал U „ (t), являющийся в простейшем случае (когда заранее фик. сированы параметры тактовых -импуль—

1сов U, (t) и U," (t) ) запускающим импульсом (перепадом напряжений), а в более сложном случае параметры так- 35 (l( товых импульсов U„(t), U, (t) могут адаптивно изменяться — кодом,, несущим информацию о режиме работы генератора 1, т.е. о параметрах такто вых импульсов U,,(t), U",(t), выраба- 4О тываемых генератором. Тактовые им-! пульсы 0 () подаются на вход элемента И 12 и представляют собой импульсы тактовой частоты f =1/d t, подсчитываемые на выходе устройства 13. 45

Тактовые импульсы U.„(t) (фиг.2а) подаются на вход генератора 2 прямо ollbHblx импульсов U 2 (t) (фиг ° 2(() и определяют параметры последних (длительность Т,Т, и паузу ЬТ = 6 T, ) .

Сформированные таким образом положительные прямоугольные импульсы П () через разделительные диоды блока 3 по ступают на входы питания основного 4 и дополнительного 5 источников аналоговых сигналов, выполненных в виде реэистивно-емкостных датчиков, за время. T Ò . полностью заряжая их конденсаторы. За время паузы ЬТ,, = ЬТ между импульсами разряд конденсаторов происходит через соответствующие резисторы источников 4 и,5 (вви— ду большого сопротивления генератора 2 во время паузы) с посгоянными времени и (. ((. = RC) . При раэ5 ряде конденсаторов в моменты пересечения (t„ ) выходными сигналами

U (t) и Uz (t) (фиг.28,t ) заданного опорного сигнала U, (t) срабатывают соответствующие блоки 6 и 7 сравнения, что приводит к появлению на выходе блоков 6 и 7 сигналов V,(t) и U,,(t) (фиг,2g,е), которые заставляют срабатывать (опрокидываться) соответствующие одновибраторы 9 и 10 (сигналы U< (t) и U,. (), фиг.2х, g) . (В представленном на фиг.2 простейшем случае (режиме работы устройства) речь идет о заданном уровне U сигнала Uz (t), т.e. U s, = U® (t), в других же случаях под 0 (г.) подразумевается опорный сигнал наперед заданной фор-. мы, оптимизирующей работу устройства а каждом конкретном случае. I II ((Длительность и =г. — и и t выходных импульсов Б (t ) и U, (t) одновибраторов пропорциональна посто.янной времени ", и с ((. = RC ) со5 ответствующего источника 4, 5 аналоговых сигналов (резистивно-емкостно го датчика) . Сопоставление этих импульсов по длительности проводится . элементом ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, на вы-. ходе которого формируется импульс:

U<,.(t) (фиг.2и), пропорциональный разности сигналов основного источника 4 аналоговых сигналов информации о процессе Ч(1.1= "("1+ ) Ej(t): л=1 дополнительного источника 5 аналого- вых сигналов информации о внешнем . воздействии (BB) g,. (t) или сумме ВВ

I (t), т. е. импульс, nponopj=1 .. ° циональный (с пренебрежимо малой по. грешнсотью) контролируемому процессу (параметру) :1((g) 1/(1 4 у (1 )

J=1 или х((.) = 7(t) - 1;. (t) . Таким образом, если в качестве дополнительного источника,5 используется датчик, воспринимающий только ВВ . (t) и не воспринимающий основную контролируемую величину x(t), то длительность разностного сигнала на выходе элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 пропорциональна

)238249 чистому сигналу x(t) со скорректированной погрешностью от ВВ. Генератор 1, элемент И 12, счетчик

13 выполняют дальнейшее над этим разностным сигналом (фиг.2 ) преобразование и длительность интервала— л частота импульсов. При этом элемент

И 12 пропускает на выход тактовые им1 пульсы IJ, (t) (фиг.2 ) генератора 1 только во время действия на ее втором входе выходного раэностного сигнала элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, позволяя таким образом счетчику 13 подсчитать число импульсов N заполняющих интервал t, N„= t„/ a t . Таким обра— зом, на выходе счетчика 13 имеется -разрядный код (11„)„ числа импульсов

N„, пропорциональных контролируемому параметру x(t) на интервале времени

T = T + 4Т T + h T KOTOpbIH в

3 i 4 2 и У данном случае является интервалом дискретизации для процессов (параметров) x(t), y(t), ;„. (t) . При этом на современной элементной базе реально достижима частота дискретизации

1.

f = ---- в несколько десятков ки (( логерц, что достаточно для большинст.ва практических применений устройства.

Проведенная таким образом компенсация составляющей погрешности устройства контроля, вызванной воздействием помех (BB) на источник 4 анало говых сигналов позволяет снизить суммарную погрешность контроля в несколько раз (в зависимости от характера, количества и уровня ВВ и типа.-датчиков) . При этом суммарная погрешность устройства определяется, в основном, только нестабильностью источника 8 опорного сигнала и блока сравнения и может достигать значений порядка 0,1 — 0 5X в жестких рабочих условиях применения. Примером источника аналогового сигнала может служить тензодатчик механических напряжений, в цепь которого включен дополнительно (параллельно) конденсатор, причем датчик, воспринимающий в рабочих условиях как контроли-, руемое напряжение испытуемого объекта z(t), так и дестабилизирующие ВВ: температуру объекта ф-(t), вибрацию объекта 8,(t) и другие (1=3,4,...) .

Таким образом на этот датчик действует сигнал у.(!.) = x(() +Г E. (t) . д .I

Примером дополнительного источника аналогового сигнала может быть такой же тензодатчик механических напряжений с параллельно включенным конденсатором, помещенный рядом с наклеенным на объекте основным тензодатчиком, но наклеенный, например на вспомогательную пластинку из того же !

О Материала, что и испытуемый объект, механически не связанную с объектом.

При этом данный "компенсационный" тенэодатчик не воспринимает механическое напряжение объекта, а воспринима15 ет только BB > (.(t) . Устройство обес4 печивае т высокостабильную компенсацию действия сигнала помехи на датчик, т.е. своеобразное вычитание:

20 x(t) = y(t) - g. (t)

j=1 4

Формула из обретения

Устройство для контроля и преоб25 разования аналоговых сигналов, содержащее основной источник аналоговых сигналов и источник опорного сигнала1 выходы которых подключены ко входам, первого блока сравнения, выход которого подключен ко .входу. первого одновибратора, и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, элемент И и счетчик импульсов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения погрешностей контроля, обус)ловленных воздействием дестабилизирующих помех, в него введены последовательно соединенные дополнительный источник аналоговых сигналов, второй, 4 .. блок сравнения, второй одновибратор и элемент ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ,другой вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход подключен к другому входу элемента И, и последовательно соединенные блок разделитель

HbD(диодов и генератор прямоугольных имйульсов, вход которого соединен с

„ другим выходом генератора тактовых импульсов, при этом выходы блока разI делительных диодов подключены ко вхо50 дам питания основного и дополнительного источников аналоговых сигналов, Ы выход источника опорного сигнала подключен ко второму входу второго блока сравнения.

И!ПНИ

1238249 и,и

u,h

u+(s г

Vg(t

Р,/1

Ру/t и

". ааааивййзиаиаииаайвваййыааии (Риг 2

Составитель А.Сеселкин

Редактор Ю.Петрушко Техред М.Ходанич

Корректор„В. Бутяга

Заказ 3305/58 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4