Устройство для аналого-цифрового преобразования напряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19/10 1) 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЛЬСТ К АВТОРСКОМУ С силитель-преобразов правляемый аттенюат(46) 07.02.88. Бюл. Иф 51) Куйбышевский политехнический ститут им. В.В. Куйбышева2) Ю.Ф. Чубаров(57) Изобретение может быть использо вано для определения отношения, произведения, суммы напряжений, а такж" более сложных функциональных зависимостей. Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение функциональных возможностей устройст ва. Устройство содержит цифроуправляемый аттенюатор 2, блок 3 сравнения, блок 5 управления, нуль индикатор б и блок 10 индикации. В устройство вве -ль 14 б деныцифравыч стант ок 8 задания кония, и-входовой суь 11, однополюсныйный переключатель 12,реключатели 13 и 14.стройства позволяетсуществлять такие опежение, деление, вычиитания(7 ин Ц 9 управлей усилителехпозицио рующи четыр одноп Испол кроме рации юсные зование деления как умн ание напряжении, а многочленами. При эования напряженийоперации се преобр ся к одно а эт ематической опесвод рации - вычитанию упрощает алгоритм устройство, реали Кроме того, в рез вания отсутствуют типликативные сос тей, зависящие от фициента передачи 1 Это значител преобразовани ующее этот алгоритм.льтате преобраэоадцитивные и мульавляющие погрешносстабильности коэфканала измерения. ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах для определения отношения, произведения, сум мь напряжений, а также более сложных функциональных зависимостей.Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение функциональцых воэможностей за счет исключения адцитивных и мультипликдтивных составляющих погрешностей и обеспечение воэможности измерения произведения и суммы напряжений.На чертеже представлена структур ная схема устройства.)Устройство содержит усилитель- преобразователь 1, первый цифроуправляемый аттенюатор 2, блок В сравнения, второй цифроуправляемый аттеню атор 4, первый блок 5 управления, нуль-индикатор 6, блок 7 вычитания, блок 8 задания констант, второй блок 9 управления, блок 10 индикации, и-входовой суммирующий усилитель 11, 25 однополюсный четырехпоэициоцный переключатель 12, первый 13 и второй 14 однополюсные переключатели. Выход первого аттенюатора 2 соединен с первым входом блока 3 сравнения, выход 30 которого соединен с входом нуль-индикатора 6. Выход усилителя-преобразователя 1 соединен с входом первого дттенюдтора 2, а вход - с подвижным контактом переключателя 12, первый 12,1, второй 12.2 и третий 12.3 неподвижные контакты которого соединены соответственно с соответствующими зажимам, являющимися соответствующими входами устройства. Четвертьй 40 неподвижный контакт 12.4 переключателя 12 соединен с выходом и-входового сужирующего усилителя 11, каждый иэ входов которого соединен с соответствующими зажимами, являющимися 45 соответствующими входами устройства. Управляющий вход аттенюатора 2 соединен с выходом блока 7 вычитания, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом первого блока 9 управления, информационный выход которого соединен с входом блока 10 индикации. Информационный вход блокасоединен с выходом блока 8. Второй вход блока 3 соединен с подвижным контактом переключателя 13, первый неподвижный контакт 131 которого соединен с подвижным контактом второго однополюсного переключателя 14этапе переключатели 12 и 13 устанавливаются в положение 12.1 и 13.1, а переключатель 14 в положение 14.2. При этом на вход усилителя 1 подается напряжение-делимое Чкоторое после соответствующего преобразования и ослабления в аттенюаторе 2 поступает на первый вход блока 3, На второй вход блока 3 через переключатели 14 и 13 подают напряжение калибровки Ч = 1 В , С помощью блока 9 (при отключенном блоке 8) изменяют коэффициент М(деления аттенюатора 2 и соответственно напряжение, поступающее на первый вход блока 3. Равенство напряжений на входах этого блока Ч иб Ч фиксируется нуль-индикатором 6. При этом с учетом параметров элементов имеет место равенство 6 1 7 где К -коэффициент передачи каналапреобразования аналоговойвеличины, усилителя 1 и т.дкоэффициент деления аттенюатора 2 на первом этапе измерения;напряжение-делимое на входеустройства;абсолютная алдитивндя погрешность учитывающая нестабильность элементов, дрейфнуля, порог чувствительностиблока 3,соответственно значения напряжений Ч 7 и Ч 6 на первомэтапе измерения (число вскобках - номер этапа).6( На втором этапе измерения переключатель 13 устанавливают в положение 13.2. Включают блок 8 задания констант и на вход блока 7 вычитания подают в качестве вычитаемого некоторое и с входом аттенюатора 4, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом 13.2 переключателя 13. Первый 14.1 и второй 14,2 контакты второго переключателя 14 соединены соответственно с первым 12.1 и вторым 12.2 неподвижными контактами переключателя 12Устройство работает следующим образом.При определении отношения двухЧнапряжений, например,на первомзчисло, например, 10, где 1=., -,2,-1, 0,1,2 Величину числа выбирают в зависимости от диапазона измерений. На выходе блока 7 устанавливается число М,-10, соответствующее определенному коэффициенту деления аттенюатора 2. Затем с помощью блока 5 изменяют коэффициент деления аттенюатора 4 до срабатывания блока 3 и с 1 О помощью нуль-индикатора 6 фиксируют раество напряжений Ч и Ч . При этом имеет место равенство1Ч = КЧ, (И -10 )+бЧ=пЧ,=Ч, (Л)6(Игде и - коэффициент деления аттенюатора 4.На третьем этапе переключают переключатель в положение 12.3 и подают на вход усилителя 1 напряжение-дели тель Ч , отключают при этом блок 8 задания констант. Затем блок 9 изменяет коэффициент деления аттенюатора 2 до срабатывания блока 3. При этом фиксируют равенство напряжений 25:КЧ 1) + Ч - и1-Ч -Ч ) (3) и запоминают коэффициент деления Н аттенюатора 2.На четвертом этапе переключатель 30 13 устанавливают в положение 13.1, когда Ч =1 В и снова уравновешивают с помощью аттенюатора 2 соответствующее напряжение, фиксируя при этом ранвенство напряжении Ч и Ч,35Ч , =КЧ,Н,Ч = Ч,1, =Ч), (4)Запоминают при этом коэффициентделения И 1, зафиксированный в блоке10 индикации Вычитают из выражения 40=(1) -И ) . 10 (7)3 55 Таким образом, для получения отнофаения двух напряжений по результатам четырех этапов измерения достаточно вычесть из результата четвертогоНа втором этапе устанавливают переключатель 13 в положение 13.2 и включают блок 8, Затем аттенюатором 4уравновешивают Ч и Ч Ч 1= КЧз(И,-10)+ьЧ =и 1=ЧУ,.(9) На третьем этапе переключатели 13 и 14 устанавливают соответственно в положение 13.1 и 14,1, а переключатель 12 - в положение 12.2. Подают на вход усилителя 1 напряжение Ч =1 В, а на второй вход блока 3 напряжение Ч,Уравновешивают при этом напряжения Чб и Чу с помощью аттенюатора 2, запоминая его коэффициент деления И. При этомЧ=КЧ Ц+дЧ=Ч =Ч, =Кы,+В,(10) На четвертом этапе переключатель 13 устанавливают в положение 13.2, при этом Ч 141 =пЧ, . Уравновешивают с помощью аттенюатора 2 соответствующие напряжения и запоминают коэффициент деления М. При этом(14),уравновешивания И результат третьего уравновешивания М и переместить запятую числа, отделяющую целую часть от дробной, в соответствии с константой 10 .Измерение произведения двух напряжений, например Ч, Ч тоже осуществляется в четыре этапа.На первом этапе переключатели 12- 14 устанавливаются соответственно в положения 12.3, 13.1, 14.2. На вход усилителя 1 подают напряжение Ч, а на второй вход блока 3 через переключатели 13 и 14 напряжение Ч=1 В. С помощью аттенюатора 2 уравновешивают Ч и Ч . При этом имеет место равен; ствоЧ 6(1 - КЧ, М+дЧ =Ча =ЧУ(,) . (8)1372237 Следовательно, для получения произведений двух напряжений Ч, Ч э достаточно вычесть из результата третьего уравновешивания И результат четвертого уравновешивания Хб с учетом коэффициента О . Сложение (вычитание) напряжений осуществляют с использованием рассмотренных операций деления или умножения.Например, с использованием операций деления можно найти отношение ЧПри этом суммирующий усилитель 11 суммирует напряжения Ч , Ч . Учитывая, что Ч =Ч Ч ++Ч а в а напряжение, калибровки Ч =1 В, находят после четырех этапов измерения отношения коэффициенты деления аттенюатора на третьем И и четвертом Н этапах, а затем вычисляют по формуле (7) Аналогично находится Чц по способу умножения при Ч =1 В.Изобретение позволяет, кроме деления, осуществлять такие операции (функциональные преобразования), как умножение, вычитание и суммирование напряжений, а также операции с многочленами.При этом все преобразования напряжений сводятся к одной математической операции . - вычитанию, что значительно упрощает алгоритм преобразования и устройство, реализующее этот алгоритм, при расширении его функциональных возможностей.Изобретение также позволяет повысить точность преобразования, так как в результате преобразования отсутствуют адцитивные и мультипликативные составляющие погрешностей, зависящие от стабильности коэффициента передачи канала измерения. ВНИИПИ Заказ 476/36 Тираж 772 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ЧФормула изобретения Устройство для аналого-цифрового преобразования напряжений, содержащее первый цифроуправляемый аттенюатор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 соединен с входом нуль-индикатора, блок индикации, первый блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения функциональных возможностей, в устройство введены первый и второй однополюсные переключатели, однополюсный четырех- позиционный переключатель, усилитель- преобразователь, второй цифроуправляемый аттенюатор, второй блок управления, блок задания констант, и-входовой суммирующий усилитель, блок вычитания, причем выход усилителя-преобразователя соединен с входом первого цифроуправляемого аттенюатора, а выход - с подвижным контактом однополюсного четырехпоэиционного переключателя, первый, второй и третий неподвижные контакты которого соединены соответственно с соответствующими зажимами, являющимися соответствующими входами устройства, четвертый неподвижный контакт однополюсного четырехпозиционного переключателя соединен с выходом (и-входового суммирующего усилителя, каждый из входов которого соединен с соответствующими зажимами, являющимися соответствующими входами устройства, управляющий вход первого аттенюатора соединен с выходом блока вычитания управляющий вход которого соединен с управляющим выходом первого блока управления, информационный выход которого соединен с входом блока индикации, информационный вход блока вычитания соединен с выходом блока задания константы, второй вход блока сравнения соединен с подвижным контактом первого однополюсного переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с подвижным контактом второго однополюсного переключателя и с входом второго цифроуправляемого аттенюатора, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом первого однополюсного переключателя, первый и второй неподвижные контакты второго однополюсного переключателя соединены соответственно с первым и вторым неподвижным контактами однополюсного четырехпозиционного переключателя.