Преобразователь переменного напряжения в цифровой код

Преобразователь переменного напряжения в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С A Н И Е 1и) 560337

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву. (22) Заявлено 01.12.75 (21) 2193586/21 с присоединением заявки М (51) М. Кл.з- Н ОЗК 13/02

Государственный комитет

Совета Министоав СССР (23) Приоритет

Оп оликовано 30.05,77. Бюллетень М 20 (53) УД К 681.325 (088.8 ) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания Об.07.77 (72) Авторы изобретения

А. И. Человечков и И. М. Федоров

Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕН НОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может применяться в аппаратуре для электрических, акустических и других измерений, например, в цифровых вольтметрах, измеряющих среднее значение переменного напряжения.

Известны преобразователи амплитуды переменного напряжения в цифровой код, в которых используется принцип преобразования амплитуды переменного напряжения во временной интервал с использованием запоминающей емкости и ее разряда через токостабилизирующий двухполюсник. Полученный временной интервал измеряется путем его заполнения импульсами стабильной частоты, поступающими в дальнейшем на счетчик импульсов (1). Однако такой преобразователь имеет низкую точность измерения.

Известен также преобразователь среднего значения переменного напряжения в цифровой код (2), в котором входной сигнал расщепляется по фазе фазоинвертором на два напряжения, последние сравниваются компараторами с пилообразным напряжением, по;I",âàåìûì от генератора пилообразного напряжения.

В момент равенства расщепленных напряжений и пилообразного пап|ряжения на выходах компараторов возникают импульсы, сдвинутые во времени в зависимости от величины входного сигнала. Последовательность импульсов первого компаратора поступает на один из входов первого триггера, а последовательность импульсов второго компарато5 ра — на второй вход этого триггера.

Задним фронтом импульса второго триггера запускается ждущий мультивибратор, вырабатывающий импульс, длительность которого определяет время индикации результата, 1о накопленного счетчиком импульсов. По окончании импульса ждущего мультивибратора триггеры и счетчик импульсов устанавливаются в начальное состояние. После этого устройство готово к следующему циклу измере15 ний.

Известное устройство имеет низкую точность и помехоустойчивость, так как в нем производится преобразование в цифровой код только положительной полуво IHbl входного

2Î сигнала.

Кроме того, даже при идентичном смещении порогов срабатывания формирователей импульсов и идентичном изменении постоянных состав IiIIoIUIIx сигналов фазорасщепите25 ля временной интервал, формируемый вторым триггером, равен половине периода частоты, но сдвигается во времени относительно моментов перехода входного сигнала через нуль, что приводит к значительным погрешностям, так как одна часть интервала преобразования

560337

2 гдe Ucp = — Usmc

fo — ча,стота о стоты; F =—

2т

65 соответствует положительному полу периоду входного сигнала, а другая часть — отрицательному полупериоду.

Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости работы преобразователя.

Это достигается тем, что .в преобразователь переменного напряжения в цифровой,код, содержащий компараторы, входы которых подключены к фазорасщепителю и генератору пилообразного, напряжения, элемент И, установленный между триггером, генератором стабильной частоты и счетчиком импульсов, формирователь импульсов и ждущий мультивибратор, подключенный к счетчику импульсов и триггеру, введены добавочный счетчик импульсов, дополнительный элемент ll и элемент ИЛИ, установленный между выходами компараторов и счетным входом триггера, а выход формирователя импульсов через первый вход дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, подключен к добавочному счетчику импульсов, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и входом элемента И.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 и

3 — эпюры напряжений, поясняющие принцип действия, преобразователя.

В преобразователь входят фазорасщепптель 1, компараторы 2 и 3, элемент ИЛИ 4, генератор 5 пилообразного на пряжепия, триггер 6, генератор 7 стабильной частоты, элемент И 8, формирователь 9 импульсов, дополнительный элемент И 10, добавочный счетчик 11 импульсов, ждущ ий мультивибратор 12, счетчик 13 импульсов.

На входе предлагаемого преобразователя установлен фазорасщепитель 1, выходы которого соединены с входами компа раторов 2 и

3. Вторые входы компараторов 2 и 3 подключены к генератору 5 пилообразного,напряжения, выход которого подключен к установочному входу триггера б. Выходы компараторов

2 и 3 нагружены на входы элемента ИЛИ 4, выход .которого соединен со счетным входом триггера 6. Между счетчиком 13, генератором

7, триггером 6 и добавочным счетчиком 11 установлен элемент И 8. Один из выходов фазорасщепителя 1 соединен с входом формирователя 9. Последний через дополнительный элемент И 10 связали с,входом добавочного счетчика 11, .выходом соединенного с входом элемента И 8 и входом мультивибратора 12, выход которого подсоединен .к триггеру 6, счетчику 13, добавочному счетчику 11 и второму входу дополнительного элемента И 10.

В,предлагаемом п реобразо вателе входной сигнал U„= U,. sin Qt (эпюра 14, фиг. 2) расщепляется по фазе на два напряжения 7(= 70 + яхт $1п +t и У2 = УΠ— У."сш $1п Й1 (эпюры 15, 16, фиг. 2). Напряжения U< и U подаются соответственно на входы компарагоров 3 и 2, На другие входы компараторов

2 и 3 поступает пилообразное напряжение с генератора 5. В моменты равенства U и U пилообразному напряжению на выходах компараторов возникают импульсы. Импульсные последовательности компараторов (эпюры 17, 18, фиг. 2) сдвинуты по времени друг относительно друга в зависимости от величины входного сигнала. В первый полупериод частоты (? импульсы компаратора 2 опережают соответствующие одному прямому ходу пплооб!разного напряжения импульсы компаратора 3, а во второй,полупериод отстают.

Выходные импульсы компараторов 2 и 3 через элемент ИЛИ 4 подаются на счетный вход триггера 6. Обратным ходом пилообразного напряжения триггер б устанавливается в начальное состояние. Следовательно, независимо от временного положения импульсных последовательностей компараторов 2 и 3 друг относительно друга, т. е. в любой .полупериод входного сигнала, триггер 6 вырабатывает импульсы (эпюра 19, фиг. 2) . Установка триггера 6 в начальное состояние каждым обратным ходом пилообразного напряжения повышает помехоустойчивость преобразования сигналов.

Импульсы, снимаемые с триггера 6, управляют элементом И 8, .на импульсный вход которого подается сигнал с генератора стабильной частоты. На второй потенциальный вход элемента И 8 подается потенциал,в течение интервала времени At = nT (где n — целое число) . Этот интервал вырабатывает добавочный счетчик 11.

Пачки импульсов с выхода элемента И 8 подаются на вход .счетчика 13 импульсов. Количество входных импульсов за время

At = nt определяется выражением 2лЛУ„ 7 ср

F генератора стабильной чаНаличие, постоянной составляющей U„. âî входном сигнале не вызывает погрешности преобразования. Если в первый полупериод частоты Q, из-за влияния постоянной составляющей U,,- им пульсы T(t) становятся короче, то во второй полупериод — длиннее, и наоборот. Поэтому суммарная длительность импульсов за период Т не меняется из-за изменения постоянной составляющей U,, Для формирорования интервала At = nt напряжение U (эпюра 20, фиг. 3) поступает на формирователь 9, вырабатывающий импульсы, временное положение которых соответствует переходу через нуль входного сигнала от отрицательного значения к положительному (эпюра 21, фиг. 3). Эти импульсы через дополнительный элемент И 10 (эпюра

22, фиг. 3) поступают на вход добавочного

560337 счетчика 11, емкость которого изменяется оператором. С выхода добавочного счетчика о> импульсов снимается пмпуль (эпюра 23, фпг. 3) с длительностью, равной и периодам ч астоты B. Этот импульс,раз решает прохож8 дение счетных импульсов через элемент И на ьход счетчика 13. Задним фронтом импульса добавочного счетчика 11 за пускается ждущий мультпвпбратор 12, вырабатывающий импульс (эпюра 24, фиг. 3), длительность которого опред ляет время индикации результата в сетчпке 13. На время индикации этот и пульс поступает на вход дополнительного элемента И 10 и запрещает прохождение импульсов с форм рователя 9 на добавочный счетчик 11.

1 о окончании импульса ждущего мультивибратора триггер 6, счетчики 13 и 11 устанавливаются в начальное состояние. После этого схема готова к следующему циклу преобразования.

В,предлагаемом преобразователе смещение порога срабатывания формирователя 9 (эпюра 25, фиг. 3) не при водит к изменению длительности интервала времени Л1, формируемого добавочным счетчиком 11, а вызывает только его смещение во времени (эпюра 26, фиг. 3) относительно входного сигнала. Это смещение,не приводит к изменению результата преобразования. срормула изобретения

Преобразова1сль переменного напряжения и цифровой код, содержащий комп араторы, 5 входы которь1х подключены к фазорасщепителю и генератору пилообразного напряжения, элемент И, установленный между триггером, генератором стабильной частоты и счетчиком импульсов, формирователь импульсов

10 и ждущий мультпвибратор, подключенный к счетчику импульсов и триггеру, о т л и ч а ющп йс я тем, что, с целью повышения точно-сти и помехоустойчивости, в него введены добавочный счетчик импульсов, дополнительный

15 элемент И и элемент ИЛИ, установленный между выходами компараторов и счетным входом триггера, а выход формирователя ими льсов через первый вход дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с

20,выходом ждущего мультивибратора, подключен к добавочному счетчику имлульсов, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и входом элемента И.

Источники информации, принятые во внпма25 нпе при экспертизе:

1. Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., «Высшая школа», 1973, с. 196 — 197.

2. Лвт. св. СССР № 222734, кл. Н ОЗК зо 13/20, 06.02.67., 7 с Х

Д

Составитель Д. Голубович

Редактор Е. Караулова Техред Л, Котова

Корректор H. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1463, 14 Изд. М 478 Тираж 1077 Подписное

LII-IИР1ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений п открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5