Преобразователь среднего значения напряжения

СООЗ СОВЕТСНИХССЦФЛФмевижРЕСПУБЛИК ОЮ (1 4964 А З(50 С 01 К 19/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 71ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летияВеликой Октябрьской социалистическойреволюции(56) 1, Мартяшин А.И. и др. Преобразователи электрических параметровдля систем контроля и измерения.М., "Энергия"1976, с.159,рис.З - 23,2. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряженияв постоянное. М., "Советское радио",1977, с. 91, рис. 2,55 (прототип).(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕГОЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащийвключенные последовательно линейныйдетектор, интегратор и элемент вы-борки-хранения, выход которого подключен к второму входу интегратора,а также формирователь, включенныимежду входом линейного детектора иуправляющим входом элемента выборкихранения, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения тоЧности преобразования, в него дополнительно введены соединенные последовательнобуферный регистр, дешифратор, коммутатор и резисторная матрица, выход которой подключен к третьемувходу интегратора, соединенные последовательно регистр поразрядного уранновешивания и преобразователь кодаво временный интервал, выход которого подключен к управляющему входуключа, источник эталонных напряжений, компаратор и блок управления,вход которого подключен к выходу формирователя, а выходы соответственно -к управляющим входам регистра поразрядного уравновешивания, преобразователя кода во временный интервал и буферного регистра, причем первый выход источника эталонныхнапряжений соединен через ключ счетвертым входом интегратора, адва вторых его выхода - с вторымивходами коммутатора, вторые выходырегистра поразрядного уравновешивания соединены с входами буферного регистра, а вход регистра поразрядного уравновешивания соединенс выходом компаратора, входы которого соединены соответственно с выходом элемента выборки-хранения иобщей шиной.Изобретение, относится к измери: тельной технике и может быть использовано в измерительных и управляющих системах для преобразованияпеременного сигнала в постоянное 5напряжение или цифровой код,Известны преобразователи переменного сигнала в цифровой код, содержащие формирователь противофазноговходного сигнала, два сумматора, Юдва элемента сравнения, генераторпилообразного напряжения, триггер,управляющее устройство, элементсовпадений, генератор тепловых импульсов, ключ и циФровой счетчик 1 . 15К недостаткам подобных устройствотносятся невозможность получениявыходного сигнала в аналоговой форме, а также низкая точность, вызванная различным дрейфом пороговых уров Оней элементов сравнения.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяпреобразователь среднего значениянапряжения, содержащий включенные 25последовательно линейный детектор;интегратор и элемент выборки-хранения, выход которого подключен квторому входу интегратора, а такжеформирователь, включенный между входом линейного детектора и управляющим входом элемента выборки-хранения 2.Недостатком известного преобразователя является низкая точность пре 35образования, вызванная нелинейностьюфункции преобразования при работе сцифровыми регистрирующими устройствами.Целью изобретения является ловышение точности преобразования приработе с цифровыми регистрирующимиустройствами путем введения корректирующего кусочно-ступенчатого напря.жения. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь среднего значения напряжения, содержащий включенные последовательно линейный детектор, интегратор и элемент выборки-хране ния, выход которого подключен к второму входу интегратора, а также формирователь, включенный между входом линейного детектора и управляющим входом элемента выборки-хранения, 55 дополнительно введены соединенные последовательно буферный регистр, дешифратор, коммутатор и резистор 1114964 2ная матрица, выход которой подключенк третьему входу интегратора, соединенные последовательно регистр поразрядного уравновешивания и преобразователь кода во временой интервал, выход которого подключенк управляющему входу ключа, источник эталонных напряжений, компаратор и блок управления, вход которогоподключен к выходу формирователя, авыходы соответственно - к управляющим входам регистра поразрядногоуравновешивания, преобразователякода во временной интервал и буферного регистра, причем первый выходисточника эталонных напряжений соединен через ключ с четвертым входом интегратора, а два вторых еговыхода - с вторыми входами коммутатора, вторые выходы регистра поразрядного уравновешивания соединены с входами буферного регистра, авход регистра поразрядного уравно вешивания соединен с выходом компа-ратора, входы которого соединенысоответственно с выходом элементавыборки-хранение и общей шиной.На чертеже представлена блоксхема преобразователя среднего значения напряжения.ц.Преобразователь содержит соединенные последовательно линейныйдетектор 1, интегратор 2 и элемент3 выборки-хранения, выход которогосоединен с вторым входом интегратора 2, формирователь 4, включенный между входом линейного детектора 1, соединенным с входной шинойустройства и управляющим входом элемента 3 выборки-хранения, источник5 эталонных напряжений, первыедва входа которого соединены спервыми входами коммутатора 6, выходы которого через резисторную матрицу 7 соединены с третьим входоминтегратора 2, блок 8. управления,вход которого соединен с выходомформирователя 4, а два первых выхода соединены соответственно с управляющими входами соединенных последовательно регистра 9 поразрядного уравновешивания и преобразователя 10 кода во временной интервал,выход которого подключен к управляющему входу ключа 11, включенного между третьим выходом, источника 5 нчетвертым входом интегратора 2, соединенные последовательно буферный9 644После окончания первого циклаработы преобразователя напряжениена выходе элемента 3 выборки-хранения определяется выражениемТО(с -, - ," к,О 1.где К - коэффициент передачи эле"мента 3 выборки-хранения;времязадающее,сопротивление ийтегратора 2 по первому входу;1 - времязадающее сопротивлениеинтегратора 2 по второмувходу;"- времязадающее сопротивлениеинтегратора 2 по четвертомувходу;С - емкость конденсатора интегратора 2;Е - напряжение источника 5 этаОлонного напряжения.Аналогично, после окончания 11-гоцикла преобразования первого этапанапряжение на выходе элемента 3 выборки-хранения определяется выражениемГГ п Е,Тх и кт""вр с" ввф В ф (Выражение (2) состоит из двух частей: геометрической прогрессии, сходящейся при условии 1 -1 с 1и убывающего при этом же условиичлена.В установившемся режиме ( О - в вво )если выполняется неравенствов((3)напряжение на выходе элемента 3 выборки-хранения определяется выраже- нием- Е ТК 23(4) 3 1114 регистр 12 и дешифратор 13, выходы- которого соединены с вторыми входами коммутатора 6, входом буферного регистра 12, входы которого соединены с выходами регистра 9 поразрядного уравновешивания, вход которого соединен с выходом компаратора 14, входы которого соединены соответственно с выходом элемента 3 и общей шиной. Блок 8 управления может быть выполнен следующим образом, Между его входом и вторым выходом включен умножитель 15 частоты, .между его ,входом н первым выходом включен делитель 16 частоты, между выходом1 делителя 16 частоты и третьим выходом - соединенные последовательно делитель 17 частоты и элемент 18 задержки. Коэффициент умножения в умножителе 15 определяется требуемой2 точностью преобразователя и при погрешности Ов 17 равен 1000, в качестве этого умножителя можно использовать генератор синхронизируемый импульсами формирователя 4. Коэффициент деления блока 16 - б равен количеству циклов сходимости преобразователя. Коэффициент деления блока 17 зависит от точности преобразователя и разрядности регистра 9 поразрядного уравновешивания. При погрешности 0,17 он равен 10.Преобразователь среднего значения напряжения работает в два этапа, каждый из которых состоит из нескольких циклов,. за время которых преобра зование заканчивается. В каждом цикле первого этапа осуществляется одновременное интегрирование интегратором 2 в течение периода Т входного переменного напряжения выходных напряже О ний линейного детектора 1 и элемента 3 выборки-хранения, и в течение времени Т компенсации напряжения источника 5 эталонных напряжений.Кроме того, в каждом цикле по сигналу 45формирователя 4, синхронизированному с входным переменным сигналом, например с переходом его через ноль, осуществляется выборка выходногонапряжения интегратора 2 и запоминание 50 этого значения в течение периода Т.Предположим, что перед началом преобразования напряжение на выходеэлемента 3 выборки хранения равно0. На вход интегратора 2 поступает 55выпрямленное линейным детектором 1, представляющим собой двухполупериодный выпрямитель, напряжение. ТКвыл,и квв"савв с помощью регистра 9 осуществляетсяпоразрядное уравновешивание напряжения на выходе элемента 3 выборкихранения, Сначала записывается "1"в старший разряд регистра 9 с помощью блока 8 управления. С помощью1114964 Составитель Е.Борзоведактор В.Иванова Техред М. Гергель Корректор 1 МЯаро 6763/31 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изоб 113035, Москва, Ж710енногоетений35, Ра а Подписноекомитета СССРи открытийушская наб д, 4/5"Патен Филиал ППП г, Ужгород, ул. Проектна резистивной матрицы, дешифратора,буферного регистра, регистра пораз-рядного уравновешивания, преобразователя кода в интервал времени,ключа, компаратора и устройства управления с соответствующими связямивыгодно отличает предлагаемый преобразователь ,среднего значения йапряжения от известных. . Преобразователь при относительной простоте и сравнительно низким требо ваниям, предьявляеиям к его блокам , позволяет осуществлять. функциональное преобразование среднегозначения, входного переменного напряжения в код или в выходноепостоянное напряжение с высокой.точностью, при этом может осуществляться линеаризация передаточныххарактеристик входных датчиков используемых вместе с преобразователем.