Способ преобразования напряжения в код и устройство для его осуществления

ОП ИСАйИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ри 947963(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 19. 01. 81(21) 3238808/18-21с присоединением заявки М 9(23) Приоритет -Опубликовано 3007.82. Бюллетень Мо 28Дата опубликования описания 3007,82 Р 1 М К з Н 03 К 13/20 Государственный коМитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ10 15 20 25 30 Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления.Известен частотно-импульсный способ преобразования, заключающийся в преобразовании напряжения в частоту, формировании опорного временного интервала, равного времени преобразования, и формировании кода в течение сформированного временного интервала (13.Недостатком известных способа и устройства дляего осуществления является трудность синхронизации времени преобразования с периодом помехи при условии сохранения постоянства показаний отсчета, так как одновременно с интервалом интегрирования необходимо изменять крутизну ,преобразования напряжения в частоту, при этом предел коэффициента йодавления сетевых помех равен 30-40 дБ при колебании частоты сети 50+1 Гц.Известен также частотно-импульсный способ преобразования с измерением остаточного заряда интегратора, по которому на первом этапе входной сигнал преобразуют в частоту следования импульсов, формируют временной интервал, равный времени преобраэования, и формируют код в старших разрядах счетчика в течение сформированного временного интервала, послечего на втором этапе измеряют остаточный заряд интегратора и формируютдополнительный код в младших разрядах счетчика,устройство, реализующее известныйспособ, содержит входное устройство,источник опорного напряжения, преобразователь напряжения в частоту,детектор нулевОго уровня, схему управления, генератор счетных импульсов, ключи, счетчик, дешифратор ииндикаторное устройство 21.Основным недостатком известныхспособа и устройства для его осуществления является трудность синхронизации времени преобразования с периодом помехи, в результате чегокоэффициент подавления сетевых помехпри длительности преобразования,равной 1 с",нахосится на уровне 50 дБ.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и сокращение времени преобразования.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу преобразованиянапряжения в код, основанному на про 9479 б 3межуточном,преобразовании напряжения в частоту с последующим преобразованием частоты в код с помощью эталонной частоты, одновременно с преобразованием напряжения в частоту осуществляют умножение эталонной часто ты на код, пропорциональный входному сигналу, и сравнивают полученные частоты в течение времени, равного или кратногс периоду помехи, причем при неравенстве частот код, пропорциональный входному сигналу, изменяют до момента выполнения равенства частот и при переходе сигнала помехи через О Фиксируют значение кода, пропорционального входному сигналу, а в устройство для реализации этого способа, содержащее преобразователь напряжения в частоту, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, блок управления и генератор счетных импульсов, введены реверсивный счетчик, генератор управляемой частоты и компаратор,частоты, при этом выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами установки генератора управляемой час-. 25 тоты и с выходной шиной устройства, а входы сложения и вычитания ревенсивного счетчика подключены к соответствующим выходам компаратора частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора управляемой частоты, а первый вход - с выходом преобразователя напряжения в частоту, второй вход которого соединен с входами разрешения счета реверсивного счетчи-З 5 ка и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к входу установки О реверсивного счетчика, причем выход генератора счетных импульсов соединен с информационным 40 входом генератора управляемой частоты, счетным входом реверсивногс счетчика и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к сетевой шине. 45На чертеже приведена структурнаясхема устройства для осуществленияспособа.Устройство содержит преобразователь 1 напряжения в частоте, компаратор 2 частоты, реверсивный счетчик3, генератор 4 управляемой частоты,блок 5 управления и генератор б счетных импульсов,Способ осуществляется следующим 55образом,Входной сигнал Чс поступает на вход.преобразователя 1 напряжения в частоту, на выходе которого Формируетсяпоследовательность импульсов, следующих с частотой Ес, пропорциональнойвходному сигналу Ч , а на выходе всего устройства Формируется код М,также пропорциональный входному сигналу Чс,. Таким образом, получаем с(1) В силу постоянства частоты и,пР этл, 1тогда можно записатьс= ГР. ЭтЛ.=где Е - частота преобразования, опре%деляемая кодом входного сигнала Йс,К - коэффициент преобразованиячастотыТаким образом, для реализации способа необходимо сформировать частотупосредством умножения эталонной час. -тотыЕ на коэффициент преобразования частоты К = Я и сравнить полученную частоту с частотой, пропорциональной входному сигналу КсИз выражения 3 следует, что результат преобразования напряженияв код не зависит от времени преобразования (длительности преобразования)Гстак как М: , и следовательно,Е этиинтервал текущего значения времени можно записать в широких пределах,что дает возможность легко осуществить синхронизацию времени преобразования с периодом помехи в устройствах для осуществления способа и значительно увеличить величину коэффициента подавления сетевых помех.Устройство для реализации способа работает следующим образом.При включении устройства в момент перехода напряжения сети через О на первом выходе блока 5 управления формируется импульс установки реверсивного счетчика 3 и одновременно сигнал"Пуск", деблокирующий счетный входреверсивного счетчика 3С этого момента с входа преобразователя 1 напряжения в частоту на первый вход компаратора 2 частоты начинают поступать импульсы, следующие с частотой Е . Импульсы эталонной частоты Е л, поступающие с выхода генератора 6 счетных импульсов на информационный вход генератора 4 управляемой частоты, преобразуются в последнем в соответствии с выражением У=К .Е, при этом коэффициент преобразования частоты ККРформируется кодом реверсивного счетчика 3, разрядная сетка которого .заполняется импульсами эталонной частоты, поступающими с выхода генератора б счетных импульсов с приходом сигнала "Пуск".С выхода генератора 4 управляемой частоты импульсы, следующие с частотой Е+ поступают на второй вход компаратора 2 частоты,в которомсрав ниваются Входные частоты в соответ- ствии с выражением Хс=Езтл. К причем на выходе компаратора 2 частоты формируется сигнал управления реверсом реверсивного счетчика 3 в соот ветствии с условием: при 1. К обратный счет, при тс (Е - Кс этл сэтл с прямой счет.Процесс преобразования продолжается в течение времени, равного или . кратного периоду помехи в зависимости от задания длительности преобразования,По окончании преобразования в момент перехода сигнала помехи через 0 на втором выходе схемы 5 управле 20 ния формируется сигнал "Останов", при этом на выходе разрядов счетчика 3 формируется код я : ЕсЕэтлНовый цикл преобразования начи нается с приходом сигнала "Пуск".Погрешность работы устройства определяется погрешностью преобразователя 1 напряжения в частоту, которая может быть порядка 0,01,и ниже, разрядной сеткой генератора 4 управляемой частоты, а также стабильностью частоты следования импульсов эталонной частоты генератора б счетных импульсов, которая в кварцевом генераторе легко может быть35 обеспечена не ниже 10 .Необходимое число разрядов генератора 4 управляемой частоты определяется из условия максимального коэффициента преобразования эталонной частоты, обеспечивающего нужную точность преобразования.к: И стахЙР. щах с щах КЭТЛ45Диапазон преобразования устройства определяется максимальной девиацией частоты преобразователя 1 напряжения в частоту и разрядной сеткой генератора 4 управляемой частоты.Так, при входном сигнале Ч =0с гп 1 о минимальная частота преобразования Есп 8 п Еэтл и коэффициент преобразования частоты К генератора 4 управляемой частотй равен 1, что в способе прямого преобразования Ч -Е в М соответствует частоте Г =ф ; -Е =ОСВП СВ 1 П 7 ЭтлВ предлагаемом изобретенйи йсключается необходимость смещения частоты преобразователя напряжения в частоту 1 относительно истинного или условного нуля, так как это выполняется автоматически условиемГс пч г этлБлагодаря независимости кода прЕ- образования от длительности преобра эования времени преобразования, что вытекает из условия КС Еатл ф в устройстве для осуществления способа легко выполняется синхронизация начала и конца такта преобразования с периодом сети (помехи ).Таким образом,о коэффициенту подавления сетевых помех предлагаемое устройство приближается к уровню 70-80 дБ и выше при времени преобразования, равном или кратном периоду помехи. формула изобретения1, Способ преобразования напряжения в код, основанный на промежуточном преобразовании напряжения в частоту, с последующим преобразованием частоты в код с помощью эталонной частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и сокращения времени преобразования, одновременно с преобразованием напряжения в частоту осуществляют умножение эталонной частоты на код, пропорциональный входному сигналу, и сравнивают полученные частоты в течение времени равного или кратного периоду помехи, причем при неравенстве частот код, пропорциональный входному сигналу, изменяют до момента равенства частот и при перехоце сигнала помехи через О фиксируют значение кода, пропорционального входному сигналу.2. Устройство для осуществления способа по п,1, содержащее преобразователь напряжений в частоту, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, блок управления и генератор счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены реверсивный счетчик, генератор управляемой частоты и компаратор частоты, при этом выходы разряцов реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами установки генератора управляемой частоты и с выходной шиной устройства, а входы сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены к соответствующим выходам компаратора:. частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора управляемой частоты, а первый вход - с выходом преобразователя напряжения в частоту, второй вход которого соединен с входом разрешения счета реверсивного счетчика и первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к входу установки О, реверсивного счетчика, причем выход генератора счетных импульсов соединен с информационным входом генератора управляемой частоты, счетным входом реверсивного счетчика и первым входом блока управления,947963 Гюе игсюо Составитель В. Войтоведактор А. Огар ТехредЛ. Пекарь Корректор А. Дзят ака ко с илиал ППП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная, 4 второй вход которого подключен к сетевой шине.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В.,Иколин В.П. Аналогово-цифровые пре з 5668/78 Тираж 959 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретени 1 13035 р Москвау Ж 35 Р образователи, М., 1980, с,170-171, рис.7.7 а.2. Прянишников В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока, Л., 1976, с.23-25, рис.1-3 прототип) . Подписноеета СССРкрытийя наб д. 4/5