Устройство для преобразования аналогового сигнала оптического датчика в цифровой код

Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме нение в устройствах преобразования . формы информации.Целью изобретения .является повышение точносТи преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика.На фиг,1 представлена функциональ ная схема устройства преобразования аналогового сигнала оптического датчика в цифровой код, на.фиг.2 - временные диаграммы работы логического блока, на фиг.3 - график работы пре" 15 образователя.Устройство содержит оптический датчик 1 с выходом по напряжению, подключенный через масштабный усилитель 2 к входам ключей 3 и 4, выход 20 первого иэ которых соединен с.вторым , выводом резистора 5 и входом ключа 6,. выход которого подключен к входу интегратора 7 и выходам ключей 8-10.При этом управляющий вход ключа 9 25 соединен с четвертым выходом, логического блока 11, а вход - с выходом инвертора 12, вход которого подключен к первым выводам резисторов 5 и 13, второй вывод последнего из кото" 30 рых связан с входом ключа . 10 и выходом ключа 4.Управляющий вход ключа 4 подключены к управляющему входу ключа 6 и шестому выходу логического блока 11.Первьк вход логического блока 11 соединен через нуль-орган 14 с выходом интегратора 7, второй входс выходом генератора 15 тактовых импульсов, третий вход - с выходом 10счетчика 16, первый вход - со входомсчетчика 16, второй выход - с управляющими входами ключей 3 и 10, третий выход - с удравляющим входом ключа 8, а пятый выход через элемент17 связи , с входом оптического дат. чика 1. Источник 18".опорного напряжения соединен с входом ключа 8.Устройство работает следующим образом.Пусть в начальный момент времений = 0 счетчик 16 и интегратор 7 обну"лены, а ключи 3, 4, 6,. 8, .9 и 10 разомкнуты. В первом интервале времени работы устройства О,Т/2 оптический датчик установлен управляющимсигналом с пятого выхода логическогоблока 11 через элемент 17 связи внеактивное состояние и на входе мас" штабного усилителя 2 присутствуетпаразитное напряжение, представляющеесобой сумму напряжений входной помехи масштабного усилителя 2, включающей в себя шумы темнового тока оптического датчика и смещение нуля масштабного усилителя 2. Это напряжениеусиливается масштабным усилителем 2.Аналоговые ключи 3, 4, 6, 8, 9 и 10управляются сигналами с соответствующих выходов логического блока 11 так,что в интервале времени 0, Т/2ключи 3, 9 и 10 замкнуты, а ключи 4, 6и 8 разомкнуты. При этом напряжениес выхода масштабного усилителя 2 через замкнутый ключ 3 и резистор 5 поступает на инверсный вход инвертора12. Напряжение с выхода инвертора 12через замкнутый ключ 9 поступает навход интегратора 7, а через замкнутыйключ 10 и резистор 13 с. входа интег-.ратора 7 - снова на инверсный входинвертора 12.При этом необходимо отметить, чтоключи 6 и 10 должны быть двунаправленного действия. Таким образом, инвертор 12 совместно с резисторами 5и 13 образует инвертор напряжения,у которого резистор 5 находится вовходной цепи, а резистор 13 - в це-.пи обратной связи. Напряжение. с выхо.да ийвертора 12 интегрируется на интеграторе 7 до момента Т,/2.В интервале времени Т /2; Т,1- 0; Т,/2 ключи 4, 6 и 9 замкнуты,а ключи 3, 8 и 10 разомкнуты под воздействием управляющих сигналов с выходовлогического блока 11, функционирующего .от генератора 15 тактовыхимпульсов. Напряжение с выхода масштабного усилителя .2 через замкнутыйключ 4 и резистор 13 поступает на инверсный вход инвертора 12, Напряжениес выхода инвертора 12 через замкнутый ключ 9 поступает на вход интегратора , с выхода которого снова череззамкнутый ключ 6 и второй резистор 5поступает на инверсный вход инвертора 12,Таким образом, в интервале времени Т/2 Т, "1 между выходом масштабного усилителя 2 и входом интегратора 7 включен инвертор напряжения, укоторого резистор 13 находится вовходной цепи, а резистОр 5 - в цепиобратной связи, Причем необходимо отметить, что напряжение с выхода инвертора 12 интегрируется на интеграз 145011торе 7 от момента времени Т,/2 до момента времени ТВ интервале времени Т,; Т 1 =0 Т, управляющий сигнал с выхода логического блока 11 через элемент17 связи активирует оптический дйтчик 1. На выходе масштабного усилителя 2 присутствует напряжение, пропорциональное сумме напряжения . оптичес Окого датчика 1 и паразитного напряжения, определяемого в основном шумом темнового тока оптического датчика 1. В этом же интервале Т Т 3ключи 3, 4, 6 и 10 замкнуты, а ключи 8 и 9 разомкнуты управляющими сигналами логического блока 11. Напряжение с выхода масштабного усилителя2 через замкнутые ключи 3, 6 и 4, 10поступает на вход интегратора 7 где 20интегрируется до момента времени Т.длительности интервалов 0; Т,/23,Т,/2; Т и 1 Т,; Тзадаются логическим блоком .11 путем подсчета количества тактовых импульсов на выходе 25генератора 15 тактовых импульсов,например, посредством счетчика 16, .Начиная с момента времени Т, ключи 3, 4, 6, 9 и 10 разомкнуты, аключ 8 замкнут под воздействием упт:. ЗОравляющих сигналов с выходов лож-ческого блока 11. Оптический датчик 1переводится в неактивное состояниеуправляющим сигналом, поступающим спятого выхода логического блока Ичерез элемент 17 связи. С выхода.источника 18 опорного напряжения череззамкнутый ключ на вход интегратора 7поступает напряжение обратного знакапо отношению к напряжению оптическо Ого датчика 1 и интегрируется до момента Т установления.на выходе интегратора 7 нулевого напряжения. Это4состояние регистрируется нуль-органом 14, с выхода которого в момент 45времени: Тпередается сигнал на первый вход логического блока 11. В течение интервала времениТ, Т 1 тактовые импульсы с выхода генератора 15тактовых импульсов, поступающие на ВОвторой вход логического блока 11,передаются с логического блока 11 навход счетчика 16 По сигналу нульоргана 14 логический блок 11 прекра-щает передачу тактовых импульсов на .вход счетчика 16. На этом цикл преобразования заканчивается, Результатом преобразования являетая код навыходе счетчика 16, сформированный 0в счетчике 16 посредством накопленийтактовых импульсов эа интервал времени Т, Т 3.Принцип действия преобразователяиллюстрируется графиками Е и Е 1,представленными на фиг,3,В случае идеально точного инвертирования напряжение на выходе инте"гратора характеризуется графиком 111.К моменту Т достигается компенсация погрешности инвертирования напряжения Б на выходе масштабного усилителя 2, связанной с отклонением,со-противлений резисторов 5, 13 от номи-,Начиная с момента времени Т, графики Е и Е 1 сходятся в одну линию, смещение которой относительно линни 111 по оси напряжений показывает остаточную погрешность инвертирования напряжения 0, а по оси времени- остаточную погрешность преобразования в предлагаемом устройстве из"за неточности инвертирования. Формула изобретения Устройство для преобразования аЪрлогового сигнала оптического датчика в цифровой код, содержащее логический блок, первый вход которого .соединен через нуль-орган с выходом интегратора, второй вход - с выходомгенератора тактовых импульсов, третий входс выходом счетчика, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответст" веино суправляющими входаю первого, второго к третьего ключей, а пятый выход - через элемент связи с оптическим датчиком, выход которого через масштабный усилитель соединен с входом первого ключа, источник опорного напряжения, подключенный к входу вто рого ключа, выход .которого соединен г с входом интегратора и выходом кивер" тора, вход которого подключен к объединенюм первым выводам первого и второго резисторов, о т л и ч а ю -, щ е е с я тем, что, с целью повыше ния .точности преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика, в него введены четвержй, пятый и шестой ключи, причем вход четвертого ключа соединен с выходом масштабного усилителя, 1450110управляющие входы четвертого и пятоГо ключей соединены с шестым выходом логического блока, выход четвертого ключа соединен с вторым выводом пер 5 Вого резистора и входом шестого ключа, управляющий вход. которого соединен с вторым выходом логического блока, выходы пятого и шестого ключейсоединены с. входом интегратора, входпятого ключа соединен с вторым выводом второго резистора и выходом первого ключа.1450110 и едактор Г.Волков Составитель Г.МилославскийТехред М.Дидык Корректор М.Максимишинец Заказ 6975/54 Тираж 929 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4 м при ГКНТ ССС изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,