Стохастический многофункциональный преобразователь аналог код

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) ) 13/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 352 (22) 28, (46) 23. (72) Т,А (71) Инс (53) 681 669/18-219.826,84. Бюл, 9-23Алиев и Р,М,Каситут кибернетик325(088.8) ов АН ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(56) 1. Основы построения автоматизированных систем контрля сложныхответов, Под ред. П,И,Кузнецова,М., "Энергияп, 1969, с,272,рис.8-22Авторское свидетельство СССРР 511695, кл. Н 03 К 13/17, 1973(54)(57) СТОХАСТИЧЕСКИЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЬ)Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГКОД, содержащий два нуль-органа,первые входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а второй вход первого нульоргана. - с первым входом устройства,триггер, два элемента И и элементИЛИ, генератор импульсов,выхОд ко.торого соединен с .входом делителячастоты, счетчик и три переключателя, отличающийся тем,.что, с целью упрощения устройства ирасширения функциональных возможностей путем получения кода произведения, в него введены частотноимпульсный модулятор, счетчик с переключаемым коэффициентом пересчетаи преобразователь код-напряжение,причем выход генератора импульсоюподключен к первому входу первогопереключателя, выход делителя частоты через второй переключатель подключен к входам установки нуля счетчиков и к входу генератора пилообразного напряжения непосредственно, второй вход второго нуль-органа соединен с подвижным контактом третьего переключателя. первь)й неподвижный контакт которого соединен с вторым входом устройства, а второй неподвижный контакт - с выходом преобразователя код-напряжение, вхо-. ды которого соединены с первыми выходами устройства и выходами счетчика, счетные входы которого на сложение и вычитание соединены с соответствующими выходами переполнения счетчика с переключаемым коэффициЯ ентом пересчета, выходы которого щ соединены с вторыми выходами устройства, а счетные входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, к первому и второму входам триггера и элемента ИЛИ, выходы триггера и элемента ИЛИ Я соединены соответственно с третьим и четвертым выходами устройства, первые входы элементов И соединены с выходом первого переключателя, второй вход которого подключен к выходу частотно-импульсного модулято ра, вход которого подключен к третьему входу устройства, вторые входы первого и второго элементов И подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого нуль-оргайа, третьи входы первого и второ- го элементов И подключены соответственно к инверсному и прямому выходам второго нуль-органа, 1099386Изобретение относится к средствамизмерительной техники и может найтиприменение в системах автоматического контроля и управления.Известен преобразователь с промежуточным преобразованием во временной интервал, содержащий генераторпилообразного напряжения, первый ивторой нуль-органы, ключ, счетчик игенератор импульсов 1 .В этом преобразователе за счет 10подключения второго нуль-органа ис.ключается погрешность .от нестабильности начального уровня пилообразного напряжения, Однако данное устройство не позволяет одновременно 15производить преобразование аналоговых величин в коды с выполнениемарифметических операций под этимивеличинами,Наиболее близким к предлагаемому устройству является многофункциональный преобразователь аналог-код,содержащий два нуль-органа, первыевходы которых соединены с соответствующими входами устройства, а вторые - с выходом генератора пйлообразного напряжения, генератор импульсов, выход которого подключен кпервым входам элементов И и к входуделителя частоты, выход которогосоединен с первой клеммой первогопереключателя и через первую линию,задержки с входом генератора пилообразного напряжения и первыми входами двух триггеров, вторые входыкоторых через второй и третий пере- З 5ключатели соединяются с выходамипервойи второй или второй и первойсоответственно схем сравнения, входы двух элементов И соединены с первым выходом одного и вторым выходом 40другого триггера соответственно, атретьего элемента И - с вторыми выходами триггеров. Выходы элементовИ соединены с входами элемента ИЛИ,с третьим элементом ИЛИ дополнительно через второй элемент задержки,промежуточный вывод которого соединен с входом счетчика кодов, дополнительные входы которого соединеныс промежуточным выводом первого элемента задержки, а выходы с первымивходами выходных вентилей, вторыевходы которых соединены со среднейклеммой первого переключателя, третьяклемма которого подключена к выходуэлемента ИЛИ 2)55В этом устройстве преобразованиепроизводится в трех режимах; преобразование напряжение - код, преобразование напряжения в код с возведением его в квадрат и преобразование, 60двух напряжений с одновременным ихперемножением.Недостатками прототипа являютсяего .неоправданная громоздкость, огра-.ниченность функциональных возможнос-. 45 твй, необходимость дополнительныхнакопителей для получения результатов,Цель изобретения - упрощение устройства с одновременным расширениемего функциональных воэможностей.Поставленная цель достигается тем,что в стохастический многофункциональный преобразователь аналог - код,содержащий два нуль-органа, первыевходы которых еоединены с выходомгенератора пилообразного напряжения,а второй вход первого нуль-органа -с первым входом устройства, триггер,элементы И, ИЛИ, генератор импульсов выход которого соединен с вхо(дом делителя частоты, счетчик и трипереключателя, введены частотно-импульсный модулятор, счетчик с пере"ключаемымкоэффициентом пересчета ипреобразователь код - напряжение,причем выход генератора импульсовподключен к первому входу первого переключателя, выход делителя частотычерез второй переключатель подключенк входам установки нуля счетчикови к входу генератора пилообразногонапряжения непосредственно, второйвход второго нуль-органа через третий переключатель подключен к второму входу устройства и к выходу преобразователя код - напряжение, входы которого соединены с первыми выходами устройства и выходами счетчика, счетные входы на сложение и вычитание которого соединены с соответствующими выходами переполнениясчетчика с переключаемым коэффициентом пересчета, выходы которого соединены с вторыми выходами устройства, а счетные входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, к первому и второму входам триггера и элемента ИЛИ,выходы триггера и элемента ИЛИ соединены соответственно с третьим и четвертым выходами устройства, первые входы элементов И соединены свыходом первого переключателя, второй вход которого подключен к выходу частотно-импульсного модулятора,вход которого подключен к третьемувходу устройства, вторые входы первого и второго элементов И подключенысоответственно к прямому и инвереному выходам первого нуль-органа,третьи входы первого и второго элементов И подключены соответственно к инверсному и прямому выходам второго нуль-органа.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор импульсов (ГИ) 1, делитель частоты (ДЧ) 2, генератор пилообразного на-пряжения (ГПИ) 3 частотно-импульсный модулятор (ЧИХ) 4, нуль-.органы (НО)5 и 6, элемеиты И 7 и 8, реверсивныйсчетчик 9 с переключаемым коэффициентом пересчета, реверсивньй счетчик 10, преобразователь код-напряжение (ПКН) 11, триггер 12, элементИЛИ 13, переключатели П) 14 - 16,входы 17 - 19, а также выходы 20-23. зования. Последующие запускн ГПН 3и установки нуля Счетчика 10 производятся очередными сигналами с выходаДЧ 2, и описанный процесс преобразования повторяется.для получения цифрового кода разности двух входных аналогОвых сигналов на вход 17 устройства подаетсяпервая, а на вход 18 - вторая переменная, ак как время между моментами 10 срабатывания нуль-органов 5 и 6 про-,порционально разности амплитуд входных переменных, а очередность их срабатывания определяет знак этой разности, то в каждом такте преобразо вания с выхода триггера 12 снимается знак, а с выхода элемента ИЛИ 13снимается код значения разности двухвходных переменных. Для работы устройства в режиме получения цифровогокода произведения входных аналоговыхпеременных переключатель 15 устанавливается в положение О , а к входуЧИМ 4 подключается второе переменноенапряжение, коэффициент пересчета 25 реверсивного счетчика 9 устанавливается равным 256, т.е. разрядностьсчетчика 10 удваивается за счет последовательного включения еще одного счетчика. При этом сигналы с выхода ЧИМ 4 с частотой, пропорциональной переменной на его входе, проходячерез элемент И 7, открытый на время,пропорциональное амплитуде второйпеременной, поступают на вход удвоенного счетчика 9-10. Количество этих 35 импульсов эквивалентно произведениютекущих значений двух переменных вкаждом такте преобразования Очевидно, что для подключения измеряемойпеременной на вход ЧИМ 4 и на вход 40 19 устройства в каждом такте преобразования в счетчиках 9-10 накапливаются цифровые значения квадратавходной переменной. Выходами устройства при этом будут выходы 22 и 23.45 Для работы устройства в режимеследящего преобразования переключатели 14 и 15 устанавливаются соответственно в положения а и Ъ , переключатель 16 отключен. На вход 18 уст ройства подключается измеряемое переменное напряжение. Коэффициент пересчета реверсивного счетчика 9, устанавливается равным 1, В начале работы содержимое счетчика 10 равно,нулю, следовательно, компенсирующеенапряжение на выходе ПКН 11 равнонулю, С приходом первого запускающего сигнала в счетчике 10 остаетсяколичество импульсов, эквивалентное.входной измеряемой переменной в 60 этом. шаге измерения, Начиная с этого момента на вход НО б поступаеткомпенсирующее напряжение, равное измеренному в этом такте преобразования. С приходом очередного импуль-. В первом режиме устройство работает как преобразователь аналог - код с ИКМ, При этом переключатели 14 и 15 устанавливаются соответственно в положение Ъ, Ъ, переключатель 16 включен, На вход 18 устройства подключается преобразуемое напряжение, а на вход 17 - некоторая постоянная составляющая, заведомо меньшая минимального значения измеряемой 0 И). Коэффициент пересчета реверсивного счетчика 9 устанавливается равным 1. 3 начальный момент работы устройства элементы И 7 и 8 закрыты, так как на прямых выходах НО 5 и 6 до момента срабатывания имеются потенциалы высокого уровня, а на инверсных выходах - потенциалы низкого уровня, С приходом запускающего импульса с выхода ДЧ 2 срабатывает ГПН 3, и счетчик 10 устанавливается в нулевое положение. В момент равенства значения пилообразного напряжения с постоянной составляющей срабатывает НО 6, т,е. его .выходы изменяют свое состояние, На прямом выходе, соединенном с входом элемента И 7, возникает высокий потенциал, открывающий этот элемент, Начиная с этого момента сигналы с ГИ 1, проходя через переключатель 15 и элемент И 7, поступают на вход реверсивного счетчика 10, а также на вход элемента ИЛИ 13, Прохождение импульсов с выхода ГИ 1 через элемент И 7 продолжается до момента равенства входной измеряемой переменной, поступающей на вход 18 устройства, с нарастающим напряжением на выходе ГНН 3. В момент равенства этих напряжений срабатывает НО 5, т.е. выходы его меняют свое состояние, вызывая закрытие элемента И 7.и прекращая дальнейшее Поступление сигналов с выхода ГИ 1 на вход элемента ИЛИ и реверсивного счетчика 10, Очевидно, такое функционирование устройства обеспечивает прохождение в реверсивный счетчик 10 и на вход элемента ИЛИ 13 импульсов с ГИ 1 в количестве, эквивалентном амплитуде :входного напряжения после каждого запуска. По окончании времени нарастания пилы НО 5 и 6 вновь переходят. в первоначальное состояние. Благодаря наличию постоянной составляющей нелинейность начального участка пилы не влияет на точность преобра 65 В устройстве предусмотрена работав следующих режимах,са запуска новое .текущее значениевходной переменной сравнивается созначением компенсирующего напряжения, т.е. со своим предыдущим значением,Таким образом,в каждом такте преобразования на выходе И 7 или И 8вырабатываются импульсы в количестве, пропорциональном разности между измеряемым напряжением и компенсирующим напряжением, эквивалентнымсодержимому реверсивного счетчика 10, 10Эти импульсы, поступая в реверсивный счетчик 10, изменяют его содержимое в соответствии с изменением значения входного сигнала, т,ес выхода 23 устройства снимается цифрвой 15код, соответствующий входной переменной. В этом режиме в каждом тактепреобразования состояние триггера12 соответствует знаку разности между значением входного сигнала и егопредыдущим значением, Благодаря этому устройство может быть использовано как преобразователь аналог - кодс дельта-модуляцией, Выходом приэтом будет выход 20 устройства, накотором входная аналоговая переменная преобразуется в дельта-модулированный сигнал, В процессе преобразования на вход элемента ИЛИ 13 вкаждом такте поступает количествоимпульсов, пропорциональное разности между текущим и предыдущим значениями входного сигнала, Ввиду этого в каждом такте преобразования свыхода 21 может сниматься количество импульсов, пропорциональное значению разности между текущим и предыдущим значениями входной переменной, а с выхода 20 - знак этой разности, т,е, совместное использованиевыходов 20 и 21 дает возможность 4 Опреобразования аналогового сигналас дифференциально-импульсно-кодовоймодуляцией,В режиме определения цифровогозначения математического ожидания 45входной переменной переключатели 14и 15 устанавливаются соответственнов положения и и Ь переключатель 16отключается, а коэффициент пересчета реверсивного счетчика 9 устанавливается в зависимости от частотныхсвойств входного, сигнала равным 8512. В начале работы устройства счетчики 9 и 10 устанавливаются в нулевые состоянияУстройство в каждом такте преобразования определяет разность между напряжением, эквивалентным содержимому счетчика 10, и текущим значением входного сигнала. Так как вначале содержимое счетчика 10 равно нулю, то аналогично работе в предыдущих режимах импульсы в количестве, пропорциональном первой разности, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 9. Переполнение этого счетчика и от импуль-, сов на входе сложения производит изменение содержимого счетчика 10,Таким образом, когда содержимое счетчика 9 равно математическбму ожиданию, на вход сложения и вычитания реверсивного счетчика 9 поступают нормально распределенные сигналы, не вызывая его переполнения и, следовательно, не изменяя содержимого счетчика 10, выражающего цифровойФ эквивалент математического ожидания входной переменной.На практике в большинстве случаевтребуется центрирование входных сигналов, Для этого в начале работыописанным образом определяется значение математического ожидания всчетчике 10, Начиная с этого моментана входы НО б и 5 подаются соответственно компенсирующее напряжение,эквивалентное значению математического ожидания, и входная переменная,Ввиду того что время между моментами срабатывания нуль-органов пропорционально разности между входнымсигналом и его математическим ожиданием, количество импульсов, в каждомтакте измерения прошедшее. через эле-.мент И 7 или 8 на вход счетчика 9 иэлемента ИЛИ 13, пропорциональноэтой разности,Использование данного устройства позволяет совмещать Функции, выполняемые несколькими устройствами, в одном устройетве вследствие чего сокращаются количество оборудования и материальные расходы, требующиеся для автоматизации обработки экспериментальных данных.1 09938 Г Составитель И,ДяТехред Л.Микеш Коррект РешетникФ тор а каз 43 писно ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. 4 л 3/43 Тираж 862ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и о113035, Москва, Ж, Раушска Пета СССРрытийнаб., д.