Преобразователь переменного напряжения в цифровой код

О П И С А Н И Е ц) 6 ОЗЗУИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕЕДЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявле М. Кл с присоединением заявки23) Приоритет твенныи комитетМинистоав СССРм изобретенийоткрытий Опуоликова) ЪДК 681.325(088.8 30.05,77. Б тетецьдел ата опубликования описания 06.07.7(72) Авторы изобретения А, И. Человечков и И, М. Федоров Институт геофизики Уральского научного центра АН СС(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАВ ЦИФРОВОЙ КОД Изобретение относится к электроизмерительцой технике и может применяться в аппаратуре для электрических, акустических и других измерений, например, в цифровых вольтметрах, измеряющих среднее значение 5 переменного напряжения.Известны преобразователи амплитуды переменного напряжения в цифровой код, в которых используется принцип преобразования амплитуды переменного напряжения во вре менной интервал с использованием запоминающей емкости и ее разряда через токостабцлизирующий двухполюсник. Полученный временной интервал измеряется путем его заполнения импульсами стабильной частоты, 15 поступающими в дальнейшем на счетчик импульсов 1. Однако такой преобразователь имеет низкую точность измерения,Известен также преобразователь среднего значения переменного напряжения в цифро вой код 2, в котором входной сигнал Расщепляется по фазе фазоинвертором ца два напряжения, последние сравниваются компараторами с пилообразным напряжением, подаваемым от генератора пилообразного ца пряжения.В момент равенства расщепленных напряжений и пилообразного цапряжения на выходах компараторов возникают импульсы, сдвинутые во времени в зависимости от величины входного сигнала. Последовательность импульсов первого компаратора поступает на один из входов первого триггера, а последовательцость импульсов второго компаратора - на второй вход этого триггера.Задним фронтом импульса второго триггера запускается ждущий мультцвибратор, вырабатываюц 1 нй импульс, длительность которого определяет время индикации результата, накопленного счетчиком импульсов. По окончании импульса ждущего мультцвибратора триггеры и счетчик импульсов устанавливаются в начальное состояние. После этого устройство готово к следующему циклу измерений.Известное устройство имеет низкую точность и помехоустойчивость, так как в нем производится преобразование в цифровой код только положительной полуволны входного сигнала.Кроме того, даже прц идентичном смещении порогов срабатывания формирователей импульсов и идентичном изменении постоянных составляюгццх сигналов фазорасщепителя временной интервал, формируемый вторым триггером, равен половине периода частоты, цо сдвигается во времени относительно моментов перехода входного сигнала через нуль, что приводит к значительным погрешностям, так как одна часть интервала преобразования50 55 60 65 соответствует положительному полупериодувходного сигнала, а другая часть - отрицательному полупериоду,Целью изобретения является повышениеточности и помехоустойчивости работы преобразователя.Это достигается тем, что в преобразовательпеременного напряжения в цифровой,код, содержащий компараторы, входы которых подключены к фазорасщепителю и генераторупилообразного, напряжения, элемент И, установленный между триггером, генераторомстабильной частоты и счетчиком импульсов,формирователь импульсов и ждущий мультивибратор, подключенный к счетчику импульсов и триггеру, введены добавочный счетчикимпульсов, дополнительный элемент И и элемент ИЛИ, установленный между выходамикомпараторов и счетным входом триггера, авыход формирователя импульсов через первый вход дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, подключен к добавочному счетчику импульсов, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора ивходом элемента И.На фиг, 1 изображена структурная схемапредлагаемого преобразователя; на фиг. 2 и3 - эпюры напряжений, поясняющие принцип действия, преобразователя.В преобразователь входят фазорасщепптель 1, компараторы 2 и 3, элемент ИЛИ 4,генератор 5 пилообразного напряжепия, триггер 6, генератор 7 стабильной частоты, элемент И 8, формирователь 9 импульсов, дополнительный элемент И 10, добавочныйсчетчик 11 импульсов, ждущий мультивибратор 12, счетчик 13 импульсов.На входе предлагаемого преобразователяустановлен фазорасщепитель 1, выходы которого соединены с входами компараторов 2 и3. Вторые входы компараторов 2 и 3 подключены к генератору 5 пилообразного,напряжения, выход которого подключен к установочному входу триггера б. Выходы компараторов2 и 3 нагружены на входы элемента ИЛИ 4,выход которого соединен со счетным входомтриггера 6. Между счетчиком 13, генератором7, триггером 6 и добавочным счетчиком 11установлен элемент И 8. Один из выходовфазорасщепителя 1 соединен с входом формирователя 9. Последний через дополнительныйэлемент И 10 связали с,входом добавочногосчетчика 11, выходом соединенного с входомэлемента И 8 и входом мультивибратора 12,выход которого подсоединен к триггеру 6,счетчику 13, доба 1 вочному счетчику 11 и второму входу дополнительного элемента И 10.В,предлагаемом преобразователе входнойсигнал У= Сх з 1 п й 1 (эпюра 14, фиг, 2)расщепляется по фазе на два напряжения70 + яхт Б 1 п Й и 72 = 70 "-хт з 1 п Й(эпюры 15, 16, фиг. 2), Напряжения 01 и У 2подаются соответственно на входы компарагоров 3 и 2, На другие входы компараторов 5 10 15 20 25 30 35 40 2 и 3 поступает пилообразное напряжение с генератора 5. В моменты равенства У, и У 2 пилообразному напряжению на выходах компараторов возникают импульсы. Импульсные последовательности компараторов (эпюры 17, 18, фиг, 2) сдвинуты по времени друг относительно друга в зависимости от величины входного сигнала. В первый полупериод частоты й импульсы компаратора 2 опережают соответствующие одному прямому ходу пплообразного напряжения импульсы компаратора 3, а во второй,полупериод отстают.Выходные импульсы компараторов 2 и 3 через элемент ИЛИ 4 подаются на счетный вход триггера 6, Обратным ходом пилообразного напряжения триггер б устанавливается в начальное состояние. Следовательно, независимо от временного положения импульсных последовательностей компараторов 2 и 3 друг относительно друга, т. е. в любой полупериод входного сигнала, триггер 6 вырабатывает импульсы (эпюра 19, фиг. 2). Установка триггера 6 в начальное состояние каждым обратным ходом пилообразного напряжения повышает помехоустойчивость преобразования сигналов.Импульсы, снимаемые с триггера 6, управляют элементом И 8, на импульсный вход которого подается сигнал с генератора стабильной частоты. На втарой потенциальный вход элемента И 8 подается потенциал,в течение интервала времени М = гТ (где л - целое число). Этот интервал вырабатывает добавочный счетчик 11.Пачки импульсов с выхода элемента И 8 подаются на вход счетчика 13 импульсов. Количество входных импульсов за время Л 1 = п 1 определяется выражением52 лЛЛ цсрР генератора стабильной чаНаличие, постоянной составляющей Ух .во входном сигнале не вызывает погрешности преобразования. Если в первый полупериод частоты Й, из-за влияния постоянной составляющей /х импульсы т(1) становятся короче, то во второй полупериод - длиннее, и наоборот. Поэтому суммарная длительность импульсов за период Т не меняется из-за изменения постоянной составляющей Ух,Для формирорования интервала Л 1 = п 1 напряжение У 1 (эпюра 20, фиг. 3) поступает на формирователь 9, вырабатывающий импульсы, временное положение которых соответствует переходу через нуль входного сигнала от отрицательного значения к положительному (эпюра 21, фиг, 3). Эти импульсы через дополнительный элемент И 10 (эпюра 22, фиг. 3) поступают на вход добавочногосчетчика 11, емкость которого изменяется оператором. С выхода добавочного счетчикао импульсов Снимается мулье (эюра 23, фиг. 3) с длительностью, равной а периодам ч астоты Й. Этот импульс,разрешает прохож 8 дение счетных импульсов через элемент И на ьход счетика 13. Зад фронтом импульса добавочного счетчика 11 запускается ждущий мультивибратор 12, вырабатывающий импульс (эпюра 24, фиг. 3), длительность которого оиред ляет время индикации результата в сетч;ке 13. На время индикации этот мпульс поступает на вход дополнительного элемента И 10 и запрещает прохождение импульсов с форм рователя 9 на добавочный счетчик 11.1 о окончании импульса ждущего мультивибратора триггер 6, счетчики 13 и 11 устанавливаются в начальное состояние. После этого схема готова к следующему циклу преобразования.В ,предлагаемом преобразователе смещение порога срабатывания формирователя 9 (эпюра 25, фиг. 3) не приводит к изменению длительности интервала времени Л 1, формируемого добавочным счетчиком 11, а вызывает только его смещение во времени (эпюра 26, фиг. 3) относительно входного сигнала. Это смещение,не приводит к изменвнпю результата преобразования,Формула изобретения Преобразов;ель переменного напряженияи цифровой код, содержащий комп араторы, 5 входы которьх подключены к фазорасщепителю и генератору пилообразного напряжения, элемент И, установленный между триггером, генератором стабильной частоты и счетчиком импульсов, формирователь импульсов 10 и ждущий мультивибратор, подключенный ксчетчику импульсов и триггеру, о т л и ч а ющи йс я тем, что, с целью повышения точно-сти и помехоустойчивости, в него введены добавочный счетчик импульсов, дополнительный 15 элемент И и элемент ИЛИ, установленныймежду выходами компараторов и счетным входом триггера, а выход формирователя ими льсов через первый вход дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с 20,выходом ждущего мультивибратора, подключен к добавочному счетчику млульсов, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и входом элемента И.Источники информации, принятые во внпма ние при экспертизе:1. Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М Высшая школа, 1973, с. 196 - 197.2, Авт. св. СССР222734, кл. Н ОЗК 30 13/20, 06.02.67.ПодписноеСССР Зака гооГрафи, пр. Сапунова, 2 463,14 Изд. М 478 Тираж 1077 Ц 1.1 И 11 ПИ Государственного комитета Совета Министр по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5