Пневматический аналого-цифровой преобразователь

(504 С 0 0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с,-исследо- ергетичесаршеи, зрядов техничесмплекс М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный научновательский институт теплоэнкого приборостроения(56) Авторское свидетельство СССВ 752303, кл. С 06 Р 3/00.Пояснительная записка ккому проекту "Агрегатный ко пневматических комбинированных блоков на новой элементной базе для построения АСУ ТП", УКЗП, ЦНИИКА, 198224(57) Изобретение относится к технике автоматического управления. Устройство содержит блок задатчиков 1,блок повторителей 2 со сдвигом и блоки формирования 3, 4, .5 стсредней и младшей групп рапричем использование в блоках формирования старшей и средней группразрядов специально организованных 1287133коммутаторов эталонов 9 позволилосущественно уменьшить аппаратурныезатраты. 1 ил.Изобретение относится к автоматическому управлению приборостроения и может быть использовано в пневматических и пневмоэлектронных системах контроля и управления технологическими процессами.Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат,На чертеже показана схема предложенного пневматического аналогоцифрового преобразователя.Пневматический аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 задатчиков эталонов, блок 2 повторителей со сдвигом, блоки 3, 4 и 5 формования старшей, средней и младшей групп разрядов соответственно, алгебраический сумматор 6, входной канал 7 и выходные каналы 8 преобразователя. В идентично выполненных блоках формования старшей и средней групп разрядов содержатся коммутаторы 9 эталонов с выходами 10. В тех же блоках, а также в блоке формирования младшей группы содержатся дополнительные коммутаторы 11 и элементы 12 сравнения. Коммутаторы эталонов содержат пневматические реле 13, а дополнительные коммутаторы - реле 14, В блоке задатчиков этало 30 нов содержатся задатчики 15, каждый и-й из которых настроен на величину выходного сигнала (и), 2от диапазона йх изменения сигнала на входе преобразователя, где (и) - число вой эквивалент двоичного выражения числа и, записанного в обратном порядке (например, для и = 7 и -1(110), А (и) = (011) =3) . В блоке повторителей со сдвигом содержат ся повторители 16, каждый ш-й из которых настроен на величину положитель.ного сдвига ш2" от диапазона дхРгде ш - числовой эквивалент двоичного выражения числа ш, записанного в обратном порядке. алгебраический сумматор 6 настроен на выдачу аналогового сигнала, равного по величине разности двух его входных сигналов, увеличенного в 2" раз.Пневматический аналого-цифровойпреобразователь работает следующимобразом.Пневматический аналоговый сигнал,равный х от диапазона лх (О ( к1),поступает по входному каналу преобразователя на элемент 121 сравненияблока 3, где сравнивается с эталонным сигналом "1/2" задатчика 15,При х ъ 1/2 на выходе этого элемента сравнения формируется единичный дискретный сигнал А = 1, переключающий реле первого каскада 14,14, 14 з дополнительных коммутаторовв блоке 3, В этом случае на элемент12 сравнения этого же блока для сравнения с сигналом х поступает эталонный сигнал "3/4" задатчика 15В противном случае (при А, = 0) реле 14подключает к элементу 12 сравненияэталонный сигнал "1/4" задатчика 15,В зависимости от результатов сравнения сигналов на элементе 12 формируется дискретный сигнал А, При А 2 =1 через реле 14 и 14 на второй1вход элемента 12 З сравнения блока 3поступает один из эталонных сигналов(при А,=О). Если же А =О, то реле 14и 14 подключают к этому входу одиниз эталонных сигналов "5/8" (при А==1) или "1/3" (при Л =0),В зависимости от соотношения величин входного сигнала х и эталонногосигнала, подключаемого на второй входэлемента 12 сравнения дополнительным коммутатором 11 блока 3, формируется дискретный сигнал "0" или "1"в выходном канале Л преобразователя.В общем случае дискретный сигналв выходном канале А блока 3 формируЕтся в результате сравнения входного сигнала х и эталонного сигнала,поступающего с выхода (И)-ого до 1287133полнительного коммутатора. Причем данный коммутатор, управляемый сигналами, установившимися в выходных каналах предыдущих старших разрядов, выдает эталонный сигнал (21 +1) 2 ", где 1 - цифровой эквивалент кода, образованного сигналами в предыдущих разрядах. Например, если М = 4, А, = А = 1, Аз = О, то цифровой эквивалент двоичного трехразрядного кода 10равен 6При этом третий дополнительный коммутатор подключает для сравнения с сигналом х эталонный сигнал " 13/ 16", который является наибольшим из эталонных сигналов, коммутируемых с первого по (Я)-й дополнительными коммутаторами, не превышающих сигнал х.Происходящий в блоке 3 процесс поразрядного сравнения входного и 20 эталонных сигналов с выбором последующих эталонов на основании результата сравнения в предыдущих старшихразрядах приводит к формированию ко;да наибольшего из эталонных сигналов, не превьппающих по величине входной сигнал х. Этот код представляетсясигналами А ААиОдновременно с появлением данных сигналов, эталонный сигнал х , соответствующий этому коду и равный по величинеМх, Ано 1через реле коммутатора 9 эталонов 35 блока 3 поступает на отрицательный вход алгебраического сумматора 6. На выходе сумматора отрабатывается при этом аналоговый сигнал у, равный по величине 40у = 2" (х-х ),Сигнал у поступает на блок 4 формирования средней группы разрядов, в котором так же, как и в блоке 3, 45 формируются дискретные сигналы Ан 1, Ап,А кода наибольшего из эталонных сигналов, не превосходящих по величине сигнала у , а соответствующий эталонный сигнал у 50йюу = А, 2"ь 1передается на выход 10 блока 4 через коммутатор эталонов этого блока, Сигнал у поступает на входы повтоэрителей со сдвигом блока 2, На выходах 2 - 1 повторителей блока 2-и-н отрабатываются сигналы 2 э +1 2 2-и-м (2 м 1) 2 и м которые так же, как и сигнал у, передаются на блок 5 формирования млад. шей группы разрядов,В блоке 5 происходит процесс поразрядного сравнения сигнала у с выходными сигналами повтооителей. аналогичный процессу, происходящему в блоках 3 и 4, В результате в блоке 5 формируются дискретные сигналы АА 2, А 2+, кода наибольшего из выходных сигналов повторителей, не превосходящих по величине сигнал у. При этом величина разности между сигналом у и соответствующим коду выходным сигналом повторителя обязательно будет меньше шага настройки сдвига повторителей 2 ", что выражается соотношениеми04 у - (у + А 2 )с 2а 1После подстановки вышеприведенных выражений для величин у и у , а также деления каждой части соотношения на величину 2" образуется соотношениен -мОс х -А2 с 2О 1Отсюда следует, чтоги+мх=Аи 2 +ь:1где Е - погрешность квантования, причем .Ос 2"-"Таким образом, в выходных каналах 8 преобразователя устанавливаются сигналы двоичного кода величины входного сигнала х, ограниченного 2 И+И и разрядами.Формула изобретенияПневматический аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок задатчиков эталонов, блок повторителей со сдвигом, идентично выполненные блоки формирования старшей и среднейгрупп разрядов, блок формирования младшей группы разрядов, выходные каналы преобразователя по числу 2 Я+И двоичных разрядов, причем блок задатчиков эталонов содержит 2" задатчиков, блок повторителей со сдвигом содержит 2 м - 1 повторителей сосдвигом, блоки формирования групп разрядов содержат элементы сравнения, первые входы которых в блоке формирования старшей группы разрядов соединены с входным каналом преобразователя и положительным входом алгебраического суммаЗаказ 7717/51 Тираж 670 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11303, Москва, Ж, Гаушская наб д. ч/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 12871 тора, а в блоках формирования средней и младшей групп разрядов - с выходом алгебраического сумматора, блоки формирования старшей и средней групп разрядов содержат коммутаторы эталонов, выходы которых соединены с отрицатель,ным входом сумматора и входами повторителей со сдвигом соответственно, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных зат рат, число элементов сравнения в блоках формирования старшей и средней групп разрядов выбрано равным по И, а в блоке формирования младшей группы разрядов - равным М, в каждый блок 15 формирования группы разрядов введены дополнительные коммутаторы по числу элементов сравнения в блоке, уменьшенному на единицу, причем каждый 1-й введенный в блок дополнительный 20 коммутатор состоит из 3 каскадов и содержит в 1-м каскаде 2" " пневматических реле, управляющие входы которых соединены с выходом -го элемента сравнения этого же блока, нормально открытое и нормально закрытое сопла К-го реле в каскаде соответственно соединены с выходами (2 К)-го и 2 К-го реле предыдущего каскада, нормально открытое и нормально закрытое сопла К-го реле первого каскада 3-го дополнительного коммутатора в блоках формирования старшей 33 6и средней групп разрядов соединены с выходами (2 +2 К)-го и (2 +2 К)-го задатчиков, а в блоке формирования младшей группы разрядов - с выходами (2"+2 К)-го и (2 +2 К)-го повторителей со сдвигом, выход реле1последнего каскада 3-го дополнительного коммутатора соединен с вторым входом (1+1)-го элемента сравнения этого же блока, выход каждого из 2 М+М элементов сравнения соединен с соответсТвующим выходным каналом преобразователя, каждый коммутатор эталонов в блоках формирования старшей и средней групп разрядов содержит И пневматических реле, последовательно соединенных путем подключения выхода предыдущего реле к нормально открытому соплу последующего реле, нормально закрытые сопла этих реле соединены с вторыми входами, а управляющие входы этих реле - с выходами соответствующих элементов сравнения этого же блока, сопла первого реле каждого коммутатора эталонов соединены с выходами первого и второго задатчика соответственно, а выход последнего реле, - с выходом коммутатора эталонов, второй вход первого элемента сравнения в блоке формирования младшей группы разрядов соединен с выходом первого повторителя со сдвигом.