Преобразователь сигналов датчиков переменного тока

(54) П КОВ ПЕ (57) И омамоает ван- систик быт нык и темах цифров ширени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий ИЗОБРЕВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 756629, кл. Н 03 М 1/06, 1984.Авторское свидетельство СССРУ 1182671, кл. Н 03 М 1/06, 1985. ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИ ЕМЕННОГО ТОКА обретение относи измерительной тех пользовано в авт формационио-измер преобразованием Й код, Цель изоб области прнменеся к авнике иматиэиртельныхсигналоетенияия за с1332531 увеличения диапазона частот преобразуемых сигналов. Преобразователь сигналов датчиков переменного тока содержит датчик 1, коммутатор 2, двавыпрямителя 3 и 4, два интегратора 5и 6, два ключа 7 и 8, аналого-цифровой преобразователь 9, цифроаналоговый преобразователь 1 О, запоминающийрегистр 11, две группы 12 и 13 элементов И, группу 14 элементов ИЛИ,источник 15 напряжения переменноготока и блок 16 управления, выполненный на усилителе-ограничителе, реверсивном счетчике, двух инверторах,трех 1Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и можетбыть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах с преобразованием сигналов в ьцифровой код.Цель изобретения - расширение области применения за счет увеличениядиапазона частот преобразуемых сиг 1 Опалов.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - функциональная схема блока управления,Преобразователь сигналов датчиков15переменного тока (фиг. 1) содержитдатчик 1, коммутатор 2, два выпрями-теля 3 и 4, два интегратора 5 и 6,два ключа 7 и 8, аналого-цифровойпреобразователь 9 (АЦП), цифроаналоговый преобразователь 10 (Цф 1), регистр 11, две группы 12 и 3 элементов И, группу 14 элементов ИЛИ, источник 15 напряжения переменного то 25ка и блок 16 управления (фиг.2),выполненный на усилителе-ограничителе 17, реверсивном счетчике 18, двухинверторах 19 и 20, трех элеменгах И 21 - 23, пяти триггерах 24-28,ко,"параторе 29, счетчике 30, двух дешифраторах 31 и 32, группе 33 элементов ИЛИ, генераторе 34 импульсов,двух дифференцирующих цепях 35 и 36,двух элементах ИЛИ 37 и 38 и делителе 39 напряжения. 35 элементах И, пяти триггерах, компараторе, счетчике, двух дешифраторах,группе элементов ИЛИ, генераторе импульсов, двух дифференцирующих цепях, двух элементах ИЛИ и делителенапряжения. Введение в блок управления определенного порога сравнениякомпаратора, независящего от частотыпреобразуемого сигнала, а также изменение структуры и алгоритма работыблока управления позволяет увеличитьдиапазон частот преобразуемых сигналов с сохранением точности преобразования. 2 ип. Преобразователь сигналов датчиков переменного тока работает следующим образом.Преобразователь содержит два измерительных канала; сигнальный и опорный. Сигнальный канал включает коммутатор 2, выпрямитель 3, ключ 7 и интегратор 5, а опорный канал - выпрямитель 4,ключ 8, интегратор 6 и цифроаналоговый преобразователь 10.В сигнальном канале происходит выпрямление и интегрирование поочередно сигнала с выхода датчика 1 и напряжения, питающего датчик, с выхода Сигнального канала выпрямленный сигнал подается на измерительный вход АЦП 9. В опорном канале происходит выпрямление, интегрирование напряжения переменного тока, питающего датчик, а также автоматическая регулировка коэффициента передачи канала подачей двоичного кода на цифровые входы ЦАП 10. Выход опорного канала подключен к опорному входу АЦП 9.Преобразование сигнала осуществляется в два цикла. В первом цикле определяется величина отношения коэффициентов передачи сигнального и опорного каналов. Во втором цикле определяется величина отношения сигнала с выхода датчика к напряжению питания датчика с учетом величины отношения коэффициентов передачи сигнального и опэрного каналов, полученной в первом цикле.Сиг пал с выхода ус или теля-ог ра ни,-чителя 17 устанавливает триггер 25 н состояние1 п и следующим перепадом через элемент И 21 устанавливает нтриггер 26. Сигнал с последнего открывает ключи 7 и 8 и выпрямленные сигналы сигнального и опорного каналов поступают на входы интеграторов 5 и 6 соответственно. При этом сигналом с триггера 27 коммутатор 2 подключает на вход выпрямителя сигнально го канала напряжение с источника 15 напряжения переменного тока, в опор-, ном канале через вторую группу 13 элементов И и группу 14 элементов ИЛИ устанавливается коэффициент передачи ЦАП О, равный единице, а реверсинный счетчик 18 устанавливается в режим суммирования.При достижении на выходе интегра% тора 5 напряжения равного -- (ПЭ 1 максимальное значение шкалы преобразования) и задаваемого делителем 39 напряжения, на выходе компаратора 29 формируется потенциал, соответствующий "1", который воздействует на информационный вход триггера 24.Одновременно с поступлением сигналов на входы интеграторов 5 и 6 импульсы с выхода усилителя-ограничителя 17 подаются на тактовый вход реверсивного счетчика 18. Сигналы выходов счетчика 18 подаются на входы дешифратора 32, который дешифрирует числа, кратные 2 , где ш = 0,1,2 Сигналы с выхода дешифратора 32 через элементы 33 и 38 и дифференцирующую цепь 35 поступают на тактовый вход триггера 24. При наличии "1" на информационном входе триггера 24 он устанавливается в состояние 1Таким образом, триггер 24 срабатывает при наличии на выходе интеграБ тора 5 напряжения, равного -- , и наличии н счетчике 18 числа, кратного 2 . Сигнал с выхода триггера 24 через схему ИЛИ 37 устанавливает триггеры 25 и 26 в состояние "0", а триггер 28 - в состояние "1". При этом прекращается подачи импульсов с усилителя-ограничителя 17 на вход счетчика 18, размыкаются ключи 7 и 8, переводя интеграторы 5 и 6 в режим хранения, и переводится в режим счета счетчик 30, на тактовый вход которого подаются импульсы с генератора 34импульсов. С выхода счетчика 30 сигналы подаются на дешифратор 31, который последовательно формирует управляющие импульсы. С третьего выходадешифратора осуществляется запуск,АЦП 9, с четвертого выхода - восстановление интеграторов, с первого выхода сигнал через элемент И 27 уста- О нанливает триггер 27 в состояние"1", при этом через коммутатор 2 навход ныпрямителя 3 сигнального канала подается напряжение с выхода датчика 1, с второго выхода дешифрато ра триггеры 24 и 28 устанавливаютсяв исходное нулевое состояниеНа этом первый цикл преобразования заканчивается. В результате преобразования получается код отношения, 20 БпК9где К - коэффициент передачи сигнального тракта;К - коэффициент передачи опорно 25го тракта до ЦАП 10;К - коэффициент передачи ЦАП 10;К - коэффициент передачи ЦАП всоставе АЦП;напряжение источника, питаю щего датчик.Полученный код из АЦП 9 записывается в регистр 11. Во втором цикле навход сигнального канала через коммутатор 2 подается сигнал с выхода датчика, сигналом с инвертора 20 на входЦАП 10 подается код с регистра 1 через группу 12 элементов И и группу 14 элементов И 1 И, а счетчик 18 переводится в режим вычитания.40При установке триггера 26 в сос"тояние "1" открываются ключи 7 и 8,а на счетчик 18 поступают импульсы с усилителя-ограничителя 45 17 через элемент И 21. Интегриро"наине в сигнальном иопорном каналахпроиэнодится до тех пор, пока ие обнулится счетчик 18. При этом с выхода дешифратора 32 через дифференци рующую цепь 36 и элемент ИЛИ 37 устанавлинается н "1" триггер 28 и устанавливаются в "0" триггеры 25 и 26.Сигнал с выхода триггера 28 устанавливает счетчик 30 н режим счета. Де шифратором 31 формируются управляющиесигналы запуска АЦП 9, носстановленияинтеграторов 5 и 6 и сигналы, устанавливающие триггеры 24 и 28 и (через инвертор 19 и элемент 23 И) 27 вФсостолцие О". Нд этом второй циклпреобрдзовдцил заканчивается. Б ре зульгдте преобразования во втором цикле получается код отношения11 э К,ПдК КтК 3 К 4 118где У - напряжение с выхода датчика.Тдкьм образом, в результате преобразования получаем код, эквивалент 1 аный отношению , который не зави- пи 15спг от коэффициентов передачи сигнального и оцорцогканалов. При этомблагодаря формированию в схеме управления времени интегрирования, незначительно.изменяющегося при изменении 20частоты в широком диапазоне, абсолютное значение величины сигнала на выходе интеграторов опорного и сигнальногокдцдлов изменяется также незначительно.Следовательно,изменение частоты пвеобрдзуемых сигналов в широком диапазонее влияет цд точность преобразования,Ормула изобретенияПреобразователь сигналов датчиковпеременного тока, содержащий блок упрдвлеция, последовательно соединешгыецдт ик, коммутатор, первый выпрямитель, первый ключ и первый интегратор,вьгход которого соединен с измерите:и пым входом аналого-цифровогопреобразователя, последовательно соединенные второй выпрямитель, второйключ и второй интегратор, выход которого подкгпочен к опорному входу цифроаналогового преобразователя, выход 40которого соединен с Опорным ВхОдОмдналого-цифрового преобразователя,выходы которого подкгпочены к соответствующим входам регистра и являются выходной шиной, выходы регистра 45соединены с соответствующими первымивходами элементов И первой группы,выходы которьггх соединены с соответствующими первыми входами элементев 111 И первой группы, Выходы которых 50цо,включены к соответствующим цифровымцхддм цифродцд:.Огового преобразователя, а вторые Вхоцы соединены с со;о ветс твующцгпи Выходами элементов И", - рой группы, первые входы которыхбъедицены ц подключены к шине питания, исто иигк напряжения переменно -о тока, Выход которого подключен кзхг.у ипдцил датчика, к второму информационному входу коммутатора, к входу второго выпрямителя и к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход - с входом управления коммутатором и с вторыми входами элементов И второй группы, третий выход - с входами управления первого и второго ключей, четвертый выход - с входами обнуления первого и второго интеграторов, пятый выход - с вторыми входами элементов И первой группы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения диапазона частот преобразуемых сигналов, блок управления выполнен на усилителе-ограничителе, реверсивном счетчике, двух дешифраторах, пяти триггерах, генераторе импульсов, счетчике, трех элементах И, двух дифференцирующих цепях, двух элементах ИПИ, второй группе элементов ИЛИ, двух инверторах, делителе напряжения и компараторе, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, второй вход компаратора соединен с выходом делителя напряжения, вход которого подключен к входной шине опорного напряжения, выход компаратора соединен с информационным входом первого триггера, выход которого подключен к пер вым входам первых элементов ИЛИ и И и через первый инвертор к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к первому выходу первого дешифратора, а их выходы соответственно соединены с входами установки в "1" и в "О" второго триггера, выход которого соединен с входом управления режимом счета реверсивного счетчика, с входом второго инвврторд и является вторым выходом блока, вход усилителя-ограничителя является первым входом блока, а выход соединен с тактовыми входами третьего триггера и с первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к тактовому входу четвертого триггера, выход которого является третьим выходом блока, тактовый вход реверсивного счетчика соединен с выходом третьего элемента И, а выходы соответственно подключены к входам второго дешифратора, первый выход ко. торого через первую дифференцирующуюКорректор Л актор И.Шулла енко каз 3848/55 90 Подписноомитета СССРоткрытийя наб д. 4/5 Тираж ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москвадарственноизобретении Ж, Ра цепь соединен с вторым входом первого элемента ИПИ,вторые выходы второго дешифратора соединены через вторую группу элементов ИЛИ с соответствующими входами второго элемента ИПИ, выход которого через вторуюдифференцирующую цепь соединен стактовым входом первого триггера,вход устаНовки в пОн которого объединен с одноименным входом пятого триггера и подключен к второму выходупервого дешифратора, третий и четвертый выходы которого являются соответоиэводственно-полиграфическое пр ствепно первым и четвертым выходамиблока, а входы соответственно соединены с выходами счетчика, тактовыйвход которого подключен к выходу генератора импульсов, а вход разрешениясчета - к выходу пятого триггера, тактовый вход которого объединен с входами установки в пОп третьего и четвертого триггеров и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход третьего триггера соединен с вторым входомтретьего элемента И,выход второго ин -зертора являетсяпятым выходомблока. тие, г. Ужгород, ул. Проектн