Преобразователь переменного напряжения в цифровой код

Преобразователь переменного напряжения в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное g авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 080777 (21) 2506 331у18 21

Н 03 К 13/02 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150680. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1506.80 (53) УДН 6 81 . 32 5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.М. Федоров и B,И, Уткин

Ордена Трудового Красного Знамени институт геофизики

Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (5.4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕИИЯ

В ЦИФРОВОЙ кОД

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники диапазонов инфранизких и звуковых частот, Преобразователь может использоваться при экспериментальном определении частотных характеристик четырехполюсников, при акустических измерениях, исследов аниях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофизике.

Известен преобразователь переменного напряжения в цифровой код с промежуточным превращением входной величины в пропорциональное ей приращение частоты импульсной последовательности, содержащий триггер, блок сравнения, генератор опорной частоты, ключ, счетчик импульсов (1). Однако это устройство имеет низкую точность преобразования, Известен преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий измерительный частотный

25 преобразователь, подключенный через смеситель частоты, вход которого соединен с выходом автогенератора, к счетчику импульсов, блок управ— лени я (2) .

Однако такое устройство имеет низкую точность преобразования и ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расщире we функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий преобразователь код-аналог, измерительный частотный преобразователь, смеситель частоты, реверсивный счетчик импульсов, автогенератор, блок управления, введены запоминающее устройство и .счетчик импульсов, причем выход смесителя частоты соединен с входом счетчика импульсов, а вход преобразователя код-аналог с выходом запоминающего устройства, входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика импульсов и блока управления.

Структурная электрическая схема преобразователя переменного напряжения в цифровой код приведена на фиг. 1; временные диаграпсы его работы изображены на фиг. 2 и 3.

741452

Описываемый преобразователь содержит преобразователь 1 код-аналог, измерительный частотный преобразователь 2, смеситель 3 частоты, счетчик 4 импульсов, запоминающее устройство 5, реверсивный счетчик б импульсов, автогенератор 7, блок

8 управления.

- На вход преобразователя поступает обрабатываемое напряжение UII (Qt)==V<> U„„э1п "1 (эпюра 9 на фиг, 2), Измерительный частотный преобразователь 2 превращает этот сигнал в частотно-модулированную последовательность импульсов с частотой(о(Я.t)= =0.>о+ (0о+(с0>1>э и t где k — крутиз— на модуляционной характеристики. >5

Смеситель 3 выделяет сигнал разностной частоты (е (ЯЛ)-ыг.

Если (Юо+kU 4 Е . и, например, Ы 1-MUр >þ>-,то выхоДнаЯ частота смесителя изменяется во времени 20 в соответствии с эпюрой 10 на фиг. 2 (пунктирная кривая б). В этих условиях счетчик 4 накапливает число)<) (Qt) зависящее как от величины Um характеризующей искомое среднее 25 значение переменного напряжения, так и от нестабильности центральной частоты измерительного частотного пре образователя и неизвестной постоянной составляющей Uo (эпюра 11 на фиг. 2, кривая б) . Используемый в рассматриваемом устройстве путь увеличени я точности преобр азов ания сведение к нулю разности частот 16о +

+40o-О>) следящей системой, состоящей из реверсивного счетчика б импульсов, запоминающеro устройства 5 и преобразователя 1.

На суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика импульсов подводятся последовательности импульсов 40 с частотами Ю(<Щи Ш соответственно.

Приращение результата М(, накапливаемого реверсивным счетчиком импульсов, за первый период обрабатываемого н Ряже и (пРи о- Я1 Я- ) 45 ,по эпюре 12 на фиг. 3.

2%% 2

М1= УI( QU+QU sinRt)dt- —" Juu„dt4 о р

50 не зависи от переменной составляющей модулирующего сигнала, а определяетсЯ лишь PBBHocTbIo Шр+10 -LUI. (при. известной рабочей частоте R и наскальном выходном напряжении преобразователя 1, равном нулю) . Процесс наполнения реверсивного счетчика импульсов иллюстрируется эпюрой 12 на фиг. 3. бО

По окончании первого такта интегрирования (в момент Qt =Qt4на запоминающее устройство 5 с блока 8 приходит управляющий импульс (эпюра 13 на фиг, 3), под воздействием которого в запоминающее устройство запиеывается число М(, равное содержимому реверсивного счетчика 6 импульсов при Q.t = Я1 . Код М4 преобразуется в постоянное напряжение

Е„=d-М1, где с(.-коэффициент передачи преобразователя 1 (эпюра 14 на фиг. 3). Сигнал Е подводится к второму входу измерительного частотного преобразователя 2 и сдвигает его центральную частоту. Если крутизна модуляционной характеристики измерительного частотного преобразователя одинакова по обоим входам, то в течение второго такта интегрированиЯ (пРи %1„<Я.1<9.+. =9. 1+.2 Г ) на измерительный частотный преобразователь воздействует эквивалентное входное напряжение (), =1) -АМ+О Ми Я.k.

В этих условиях за ийтервал времени (Rt1, -1 ) содержимое реверсивного счетчика импульсов изменяется на величину М =((<р (0 -w )l9)( и т. д. В течение <1-го такта приращение содержимого ревер— сивного счетчика импульсов

М„-(<Ш < и;м „ <аф-g «< " при Ъ<>(-< 2Ят М „, =о и Е м1=Мо=сопМ

>1 -та:>

11 1 (эпюра 12 на фиг. 3) числу М соответствует эквивалентное входное напряжение вх.э "о < Мо+(si>1st= (w<> wz) ) k+U э" < at

Таким образом, на несколько периодов сигнала система автоматически изменяет постоянную составляющую напряжения до величины Е =-(ц> -ы.„)jk (эпюра 14 на фиг, 3), необходимой для точной компенсации разности центральной частоты измерительного частотного преобразователя 2 и частоты автогенератора 7, В этих условиях временная зависимость выходной частоты смеси— теля 3 соответствует кривой а эпюры

10 на фиг, 2, а счетчик импульсов накапливает точный результат измерений N (эпюрд 11 на фиг. 2, кривая а ), который не искажен постоянной составляющей входного напряжения и несовпадением Щр и (uI, Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий преобразователь код-аналог, выход которого соединен с входом измерительного частотного преобразователя, выходы которого соединены с первыми входами смесителя частоты и реверсивного счетчика импульсов, вто5

741452

1О ива(л рой вход которого соединен с выходом автогенератора и вторым входом смесителя частоты, блок управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей преобразователя, в него введены запоминающее устройство и счетчик импульсов, причем выход смесителя частоты соединен с входом счетчика импульсов, а вход преобразователя код-аналог — с выходом запоминающего устройства, входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика импульсов и блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шпяндин В.М. Цифровые измерительные преобразрватели и приборы.

М., Высшая школа, 1973, с. 155167.

2 ° Федоров И.N. Аппаратура для фазочувствительных измерений в методе вызванной поляризации. Сб. Методы изучения поляриэуемости горных пород переменным. током Свердловск, PHOO УНЦ AH СССР 1974, с. 7581 (прототип) .

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