Аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания

Союэ Советскии Социалистицескин Реслублин(51) М. Кл, Н 031 с 13/17 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изооретеннй и открытий(72) Авторы изобретения В, Б, Реутов и К. И, Хруцкий Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССРИзобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерительных приборов, например цифровых вольтметров, цифровых омметров и т. п.Известны аналого-цифровые преобразователи поразрядного уравновешивания, содержащие в уравновешивающей цепи электромагнитные реле и дискретный делитель напряжения, нуль-орган с запоминающим триггером на выходе и источник опорного напряжения.Однако им свойственно малое быстродействие из-за того, что они жестко тактируются и на срабатывание каждого реле отводится строго определенное время - один такт, причем время одного такта всегда выбирается большим максимального времени срабатывания любого реле. Практически же на срабатывание отдельных реле требуется значительно меньше времени, чем отводится его в течении каждого такта. Таким образом, в тактируемых схемах аналого-цифровых преобразователей, построенных на реле, имеется значительный неиспользованный резерв по быстродействию.Цель изобретения - повышение быстродействия за счет использования предельных скоростных возможностей каждого реле преобразователя. Для этого все реле в регистре уравновешивающей цепи соединены таким образом, что включение каждого реле последующего разряда обесточивается контактами реле предыдущего разряда, причем в зависимости от сигнала на выходе, нуль-органа включается одно из двух, имеющихся в каждом разряде.На чертеже приведена схема предлагаемогоустройства.Она содержит нуль-орган 1 с запоминающим триггером 2, подключенным через схемы совпадения 3 и 4 к взаимно инверсным выхо дам нуль-органа, источник опорного напряжения 5, цифровой делитель напряжения 6 и схему управления делителем, содержащую в свою очередь, в каждом разряде по два электромаг нитных реле с обмоткой 7; перекидными кон тактами 8 и 9 и замыкающим контактом 10 упервого реле, и с обмоткой 11, перекидными контактами 12 и 13 и замыкающим контактом 14 у второго реле, а также разделительные диоды 15 - 18 и конденсатор 19, обеспечиваю щие тактирование работы нуль-органа.Перекидные контакты 8 и 12 осуществляюткоммутацию цифрового делителя напряжения и в обесточенном состоянии реле имеют взаимно инверсное включение, причем каждый раз ряд цифрового делителя при двоичном распределении весов разрядов разбит на две равные части, в сумме имеющие вес этого двоичного разряда и каждая часть переключается соответственно контактами 8 или 12, Якоря пере кидных контактов 9 и 13 объединены и под5 10 15 20 25 ключены у первого реле на шину питания реле (+У), а у всех последующих - к объединенным замыкающим контактам этих же контакгных групп предыдущего разряда; размыкающие же контакты этих групп соединены с обмоткой, не принадлежащей к реле с соответствующей контактной группой, Вторые концы обмоток реле через диоды 16 и 18 подключены к взаимно инверсным шинам триггера 2 и через диоды 15 и 18 и свои замыкающие контакты 1 О и 14 к земляной шине.Схема работает следующим образом.В исходном состоянии все реле обесточены, При этом ввиду взаимно инверсного включения контактов 8 и 12 в каждом разряде, на выход цифрового делителя напряжения каждым разрядом выдается напряжение, равное половине веса этого разряда, что в сумме дает 1/2 Ео, т. е. вес старшего разряда, Результат сравнения этого напряжения с измеряемым У фиксируется триггером 2 и на его выходных шинах устанавливаются напряжения, используемые в последующем для включения одного из реле первого разряда.При включении напряжения +У (начало измерения) в зависимости от полярности напряжений на выходных шинах триггера 2 сработает либо левое реле, либо правое, причем, сработавшее реле самозаблокируется контактами блокировки (10 или 14), а цепь питания второго реле при перебросе контактов 9 или 13 разорвется. Если сработает левое реле, произойдет переброс контактов 8 вверх; это соответствует полному включению первого разряда (переход из состояния 1/2 в состояние 1). Если сработает правое реле, произойдет переброс контактов 12 вниз; это соответствует полному выключению первого разряда (переход из состояния 1/2 в состояние О). Напряжение, установившееся при этом на выходе уравновешивающей цепи, будет равно 1/2 ЕО О,+1,/4 Ео, где 0=0 или 1 и используется для выполнения второго такта уравновешивания. Результат сравнения этого напряжения с измеряемым регистрируется на выходах нуль-органа.Срабатывание левого и правого реле первого разряда приведет к подключению напряжения +У (через контакты 9 или 13) на объединенные якоря этих же контактных групп следующего разряда. Через конденсатор 19 импульс поступает на входы схем совпадения 3 и 4, открывает их и триггер 2 устанавливается в состояние, являющееся результатом сравнения Ус Ув предыдущем такте, На выходных шинах триггера 2 устанавливаются напряжения, разрешающие срабатывание либо левого, либо правого реле второго разряда.С задержкой, определяемой только инерционными свойствами конкретного реле, одно из реле второго разряда сработает и самозаблокируется, Как и в предыдущем такте произойдет установка второго разряда делителя напряжения из состояния 1/2 либо в О, либо в 1. На триггере 2 зафиксируется результат 30 35 40 45 50 55 60 65 нового сравнения У с У, на реле третьего разряда будет подключено напряжение Уи аналогично предыдущему сработает одно из реле третьего разряда.Описанный процесс лавинообразного последовательного срабатывания реле будет распространяться от первого до последнего разряда, причем в конце уравновешивания напряжение 0 будет отличаться от измеряемого напряжения У не более, чем на единицу младшего разряда, а состояние реле в разрядах будет определять двоичный код измеряемой величины.Таким образом, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь реализует способ поразрядного уравновешивания, а скорость выполнения каждого цикла измерения точно равна сумме времен срабатывания отдельных реле и является минимально возможной для примененного типа реле,В предложенном устройстве использованы реле с тремя контактными группами. При необходимости контактные группы, которые не используются в прецизионных цепях (ключи делителя), могут быть заменены транзисторными ключами, установленными на место соответствующих контактных групп. Предмет изобретенияАналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, содержащий в уравновешивающей цепи электромагнитные реле и дискретный делитель напряжения, нуль-орган с запоминающим триггером на выходе и источник опорного напряжения, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит в каждом разряде по два реле с двумя группами перекидных контактов и одной группой замыкающих. контактов у,каждого реле, причем первые перекидные контактные группы первого и второго реле каждого разряда взаимно инверсно подключены к шинам источника опорного напряжения и к разбитым на две равные части разрядным сопротивлениям двоичного дискретного делителя напряжения; якоря вторых перекидных контактных групп первого и второго реле каждого разряда объединены и под,ключены к объединенным замыкающим контактам этих же контактных групп реле предыдущего разряда во всех разрядах кроме первого, у которого они соединены с положительным полюсом источника питания реле, а размыкающие контакты этих контактных групп подключены к обмоткам противоположных реле этого же разряда, вторые концы которых через диоды и замыкающие контакты своего реле соединены с общей шиной, и через вторые диоды - с одним из взаимно инверсных выходов триггера нуль-органа, первые входы клапанов на входе которого подключены к взаимно инверсным выходам нуль-органа, а вторые - объединены и через конденсаторы соединены с контактами реле в разрядах.440786разряд 1 разр едактор Е Коррект сильев каз 67/8 Тираж 811ета Совета Минис ий и открытий кая наб., д. 4/5 ставитель К. Хруцкихред Г, Васильева Изд.196 ИПИ Государственного коми по делам изобретен Москва, Ж.35, Рауш