Устройство для контроля и преобразования аналоговых сигналов

(51)4 Н 04 В 3/46 ирующнхенератор ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Темников Ф.Е,и др. Теоретические основы информационной техники.М.ф Энергия, 1971, с. 110-111.ГарЕт П. Аналоговые устройства длямикропроцессоров и миниЭВМ./Пер. с , англ. Под ред. М.В.Гальперина, М.: Жир. 1981, с. 128, рис 6.21. 6.22 а, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯАНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электросвязи. Снижаются погрешности контроля, обусловленные воздействием де-. стабилиз помех. Устройство со; держит г (Г) 1 тактовых импульсов, Г 2 прямоугольных импульсов,блок разделительных диодов, основнойисточник (Ис) 4 аналоговых сигналов,дополнительный Ис 5 аналоговых сигналов, два блока 6 и 7 сравнения. Ис 8опорного сигнала, два одновибратора9 и О, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ 11,элемент И 12, счетчик,13 импульсов,,Компенсация составляющей погрешностиустр-ва, вызванной воздействием внешнихпомех на Ис 4, снижает суммарную по-грешность контроля в нескор,ько раз.При этом погрешность определяется восновном только нестабильностью Ис 8.и блока сравнения и достигает зиачений порядка 0,1-0,5 Х. Цель достигает" .3ся введением Ис 5, блока 7, одновибратора 10, элемента 11, блока 3, Г 2.2Изобретение отнвсится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных при контроле и испытаниях технических систем,Цель изобретения - снижение по грешностей контроля, обусловленных воздействием дестабилизирующих помех.На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства дляФконтроля. и преобразования аналого вых сигналов; на:фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для контроля и преобразования аналоговых сигналов содержит 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 (1 е (1), являющийся в простейшем случае (когда заранее фик.сированы параметры тактовых импуль 1 сов 11и о" (С) ) запускающим импульсом (перепадом напряжений, а в более сложном случае параметры так товых импульсов 111 , О (Е) могут адаптивно изменяться - кодом несущим информацию о режиме работы генератора 1, т.е. о параметрах тактовых импульсов Ц,(С), Б,(г.), выраба тываемых генератором. Тактовые импульсы П (г.) подаются на вход элемента И 12 и представляют собой импульсы тактовой частоты 1 =1/Ь , подсчитываемые на выходе устройства 13. 45 Тактовые импульсы 11. (е) (фиг,2 а) подаются на вход генератора 2 прямоугольных импульсов П(фиг.28) иопределяют параметры последних (длительность Т Т, и паузу ЬТ = ь Т, ), 50 Сформированные таким образом положительные прямоугольные импульсы Б (С )через разделительные диоды блока 3 поступают на входы питания основного 4и дополнительного 5 источников аналоговых сигналов, выполненных в видереэистивно-емкостных датчиков, завремя Т -Т . полностью заряжая ихконденсаторы. За время паузы ЬТ = ЬТ между импульсами разряд конденсаторов происходит через соответствующие резисторы источников 4 и,5 (ввиду большого сопротивления генератора 2 во время паузы) с посгоянными времении с (= КС) . При разряде конденсаторов в моменты пересечения К, ) выходными сигналами (1)и Йе (фиг.26, ) заданного опорного сигнала Псрабатывают соответствующие блоки б и 7 сравнения, что приводит к появлению на выходе блоков б и 7 сигналов ц.,(С) и П, (г.) (фиг,2,е), которые заставляют срабатывать 1 опрокидываться) соответствующие одновибраторы 9 и 10 (сигналы Б (Г) и 11,. (Е), фиг.2 х Ъ)В представленном на фиг.2 простейшем случае (режиме работы устройства) речь идет о заданном уровне Б сигнала П 8 (С), т.е, Б е, = Б , в других же случаях под (1 (г.) подразумевается опорный сигнал наперед заданной фор-, мы, оптимизирующей работу устройства а каждом конкретном случае.ю, 6Длительность с =г. - й и свыходных импульсов Б ( ) и Б (Г)одновибраторов пропорциональна посто.- янной времени "и 7 (= КС) со 5ответствующего источника 4, 5 аналоговых сигналов (резистивно-емкостно- го датчика) . Сопоставление этих им-.пульсов по длительности проводится,элементом ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, на вы-.ходе которого формируется импульс. Б, (г) (фиг.2 ц), пропорциональныйразности сигналов основного источника 4 аналоговых сигналов информации о процессе Ч ( 1.) = Х (С)+Й): ил=1 дополнительного источника 5 аналого- вых сигналов информации о внешнем .воздействии (ВВ)(С) или сумме ВВ15(О, т.е. импульс, пропорциональный (с пренебрежимо малой по грешнсотью) контролируемому процессу (параметру): ) 1 ) 7(ц 4 ц) или х(г) = У(С) - . (г). Таким обра. зом, если в качестве дополнительного источника,5 используется датчик, воспринимающий только ВВ. (г) и не воспринимаюпщй основную контролируемую величину х(Г.), то длительность разностного сигнала на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 пропорциональначистому сигналу х(Т) со скорректированной погрешностью от ВВ.Генератор 1, элемент И 12, счетчик 13 выполняют дальнейшее над этим разностным сигналом (фиг.2преобразование и длительность интервала -лчастота импульсов. При этом элемент И 12 пропускает на выход тактовые им 1пульсы Б, (г) (фиг.2 к) 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 И, заполняющих интервал 1, Б = С/ в с. Таким обра - зом, на выходе счетчика 13 имеется -разрядный код (11) числа импульсов И, пропорциональных контроЛируемому параметру х(С) на интервале времени Т = Т + 6 ТТ +ьТ который в.3я йданном случае является интервалом дискретизации для процессов (параметров) х , у (С),(С) . При этом на современной элементной базе реально достижима частота дискретизации1.Е = - в несколько десятков ки Тлогерц, что достаточно для большинст.ва практических применений устройства,Проведенная таким образом компен- сация составляющей погрешности устройства контроля, вызванной воздействием помех (ВВ) на источник 4 аналоговых сигналов позволяет снизитьсуммарную 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 - 0,5 Х в жестких рабочих условиях применения. Приме-. ром 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 х., так и дестабилизирующие ВВ: температуру объекта ф (С), вибрациюобъекта ( (й) и другие (1=34,) .2Таким образом на этот датчик действует сигнал у,) = х(1) +Г . (Й) .) ./Примером дополнительного источникааналогового сигнала может быть такойже тензодатчик механических напряже ний с параллельно включенным конденсатором, помещенный рядом с наклеенным на объекте основным тензодатчиком, но наклеенный, например навспомогательную 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 воспринима ет только ВВ Е . (С) . Устройство обес 3 4печивае т высокостабильную компенсациюдействия сигнала помехи на датчик,т,е. своеобразное вычитание:2 О х(Е) = У(С) -(. (Е) г формула из обретенияУстройство для контроля и преоб разования аналоговых сигналов, содержащее основной источник аналоговыхсигналов и источник опорного сигналавыходы 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 цельюснижения погрешностей контроля, обус)ловленных воздействием дестабилизирующих помех, в него введены последовательно соединенные дополнительныйисточник аналоговых сигналов, второй, 4блок сравнения, второй одновибратори элемент ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ,другой входкоторого соединен с выходом первогоодновибратора, а выход подключен кдругому входу элемента И, и последовательно соединенные блок разделитель.ных диодов и генератор прямдугольныхимйульсов, вход которого соединен сдругим выходом генератора тактовыхимпульсов, при этом выходы блока раз 1делительных диодов подключены ко вхо дам питания основного и дополнительного источников аналоговых сигналов,Ы выход источника опорного сигналаподключен ко второму входу второгоблока сравнения.1238249 и,/ ийааиыииаввваЬЙвиаи- рс Я и авитель А.Сеселкинед М Ходанич КорректорВ. Бутяг Со Те Ю. Петрушк Реда аказ 05/58Тираж 62 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж;оизводственно-по ическо аТти,"й) Подписио комитета СССРи открытийРаушская наб., д, 4/5 дприятие, г.УУжгород, ул.Проектна