Преобразователь напряжения в код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (111 А 1 М 1/46 ИЗОБРЕТМЩЕТЕЛЬСТВУ САНИЕ К АВТОРСКОМ Формациительных ус ред, Г,М,1973, с,Петрова.255-257,1В КОДхинке ОВАТЕЗЬ НАПРЯЖЕНИЯние относится к тя формы представли измерении парамсигналов и можетчислениях действую ов име ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГННТ СССР(57) Изобретеепре образ ов ани енияинформации пр етрпе риодиче ских прняться при вы Ъ значений токов и напряжений, измерениях параметров электродвигателей, определении технологических характеристик режима бурения электробуром и в других случаях, Цель - повышение быстродействия преобразователя при снятии отсчетов периодических входных сигналов - достигается за счет запоминания всех отсчетов за период входного сигнала через интервалы времени, определяемые его длительностью, и слежения с использованием мало- разрядного аналого-цийрового преобразователя, за изменением этих отсчетов от периода к периоду, Преобразователь напряжения в код содержит аналоговый вычитатель 1, цифроаналоговый преобразователь 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифровой сумматор 4, регистр 5, регистровый блок 6 обратного магазинного типа и генератор 7 управляемой частоты. 1 з,п.Изобретение относится к техникепреобразования формы представленияинформации при измерении параметровпериодических сигналов и может бытьиспользовано в энергетической промышленности для вычисления показателейкачества электроэнергии, действующих значений токов и напряжений; вэлектротехнической промьппленности для 1 Оизмерения параметров электродвигателей; в нефтяной - для определениятехнологических характеристик режима,бурения электробуром и в другихобластях, 15Цель изобретения - повьппение быст родействия преобразователя при пре, образовании периодических сигналов,На Фиг, 1 изображена Функциональная. схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - Функциональная,схема генератора управляемой частоты;, на фиг, 3, - временные диаграммы егоработы,Преобразователь содержит аналоговый вычитатель 1, цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, цифровой сумматор 4, регистр 5, регистровый блок 6 обратного магазинного типа 3 О, и генератор 7 управляемой частоты,Генератор 7 при использовании равномерного квантования периодическоговходного сигнала может быть выполненв,виде компаратора 8, одновибраторов 9 - 11, суммирующего счетчика 12,делителя 13 частоты, регистра 14,вычитающего счетчика 15 и генератора16 опорных импульсов (ГОИ).Преобразователь работает следующим образом,Аналоговый периодический сигнал(фиг, 3) поступает на суммирующийвход аналогового вычитателя 1.и нанеинвертирующий вход компаратора 8 45генератора 7, На выходе компаратора 8формируются прямоугольные импульсы,период которых равен периоду входного сигнала, Каждый перепад из "0" в"1" с выхода компаратора 8 запускаетодновибратор 9, на выходе которогоФормируется короткий импульс, заднийфронт которого запускает одновибратор 10, импульс с выхода которогосбрасывает в ноль суммирующий счетчик 12. За время между двумя нерепа 55дами сигнала с выхода компаратора 8в суммирующем счетчике 12 за счетподачи импульсов на его синхровход с делителя 13 частоты накапливаетсякод, рав ныйГри= --- ,1 вгде Гп- частота входного сигнала;частота поступления импульсов на делитель 13 частотыс выхода генератора 16;И - коэффициент деления делителя частоты 13,Этот код в конце каждого периодавходного сигнала импульсом с одновибратора 9 перезаписывается в регистр 14, после чего в суммирующемсчетчике 12 устанавливается нулевой код и начинается подсчет импульсов следующего периода. В вычитающем счетчике 15 происходит уменьшение кода на единицу с частотойно как только код в этом счетчикестановится меньшим нуля, то на еговыходе возникает сигнал переполнения (заема), по которому одновибратор 11 формирует импульс, поступающий на вход записи кода вычитающегосчетчика 15. В результате код и с регистра 14; пропорциональный длительности периода входного сигнала, .заносится в вычитающий счетчик 15, Одновременно. этот импульс поступаетна выход генератора 7, Время от записи кода и в вычитающий счетчик 15до его переполнения, а следовательно,и длительность периода выходногосигнала генератора управляемой частоты 7 равноиТ= - ;оили1 о 1 ТехДТ=- - --ЫВМьИПогрешность подстройки частоты определяется ошибкой формирования кода и, которая не превьппает единицы младшего разряда этого кода, т.е, погрешность формирования каждого интервала дТ не превышает величины1То у хгде Т - период импульсов ГОИ 16, аследовательно, приведеннаяпогрешность подстройки периода не превьппает величиныТоИАТ,5 15Зная Т и требуемый коэффициент М деления, можно выбрать Т, для обеспечения требуемой точности,При работе генератора 7 существенным является то, что частота выходного сигнала определяется за один период входного сигнала, т,е, величина дТ определяется исходя из дли. - тельности предыдущего периода входного сигнала.Таким образом АЦП 3 работает с частотой, равной1УЦ ДТ. ВХК моменту времени с; в регистровом блоке 6 хранится (И)-й отсчет мгновенных значений периодического сигнала, где И - число отсчетов мгновенных значений в одном периоде входного сигнала, Последний полученный отсчет хранится в регистре 5 и выдается на выход преобразователя. На вход ЦАП 2 поступает наиболее "старый" отсчет, который преобразуется в напряжение 47061 6нала и отсчета, полученного в предыдущем периоде, получают код при 1 дцП цдп фчдп цдпгде Кцдп - коэффициент передачи ЦАП 2;- номер периода входного си гнала;- номер отсчета в периодевходного сигнала,Так как регистр 5 и регистровый блок 6 хранят все отсчеты мгновенных значений сигнала за период, то значит, что самый "старый" отсчет, снятый еще в предыдущем периоде, будет отстоять от начала периода на тот же интервал времени, что и следующий получаемый отсчет в текущем периоде. Если периодический сигнал не изменился, то он равен по величине следующему отсчету. Разностный сигнал между мгновенными значением входного и мгновенным отсчетом ему соответствующего в предыдущем периоде равен Пвх(";) - П(" ) Кцдп ,-1Он поступает на вход АЦП 3 и по запускающему импульсу, .поступающему с генератора 7, преобразуется в код 1 О р 1 Ацп ( 1) еЭтот код записывается в регистр 5по заднему фронту запускающего импульса. Одновременно с записью оче-,редного кода все остальные отсчетысдвигаются в регистровом блоке 6.Предыдущий отсчет из регистра 5 переписывается в его последнюю строку,Одновременно со сдвигом кодов изрегистрового блока 6 на ЦАП 2 подается следующий старый код и процессроцифровки продолжается.Полный цикл работы преобразователясостоит из снятия всех отсчетов мгновенных значений периодического сигнала з а весь е го период.Таким образом, у предлагаемогопреобразователя (по сравнению с известными) повышено быстродействие припериодическом входном сигнале, таккак слежение за входным сигналом 30осуществляется от периода к периоду,и хотя внутри периода сигнал можетсильно изменяться, но два соседнихпериода отличаются незначительно.35 Следовательно, при одинаковой частоте квантования входного сигнала возмолдо преобразование более быстрыхсигналов, так как снимается ограничение на величину изменения (ско рость изменения) входного сигналамежду двумя соседними отсчетами.При нспольз ов анин предлагаемо гопреобразователя в микропроцессорных устройствах, большую часть функ ций его блоков может выполнять микропроцессор: функции цифрового сумматора-вычитателя, регистра, регистрового блока и генератора 7, и приводит к значительным сокращениям ап паратных затрат. Формула изобретения), -1 где К и - коэффициент передачи АЦП 3.После суммирования или вычитания, что определяется знаком разностного сигнала на сумматоре-вычитателе (цифровом сумматоре) 4, разностного сиг 1. Преобразователь напряжения в код, содержащий аналоговый вычитатель, аналого-цифровой преобразователь, генератор частоты, выход которого соединен с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя,цифроаналоговый преобразователь, регистр и цифровой сумматор, входы суммирования-вычитания которого соединены с выходами аналого-цифрового5 преобразователя, а суммирующие входы объединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выходы цифрового сумматора, соединены ,с соответствующими входами регистра, выходы которого являются выходной шиной, выход цифроаналогового преобразователя .соединен с вычитающим входом ,аналогового вычитателя, выход которо" ,го соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, а суммирующий вход является входной анной; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при преобразовании периодических сиг валов, в него дополнительно введены регистровый блок обратного магазинного типа, а генератор частоты выполнен управляемым, входы данных регистрового блока обратного магазинного 25 типа соединены с соответствующими выходами регистра, а выходы - с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход генератора управляемой частоты соединен с входа- ЗО ми тактирования регистра и регистрового блока обратного магазинного типа, а вход является входной шиной,.2, Преобразователь по и. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что генератор управляемой частоты выполнен напоследов ательно соединенных компараторе, первом и втором одновибраторах,а также суммирующем и вычитающем счетчиках, регистре, третьем одновибраторе, делителе частоты и генератореопорных импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации вычитающего счетчика непосредственно и черезделительчастоты - с входом синхронизации суммирующего счетчика, входсброса которого соединен с. выходомвторого одновибратора, вход которогообъединен с входом синхронизации регистра информационный вход которогоРподключен к выходу суммирующего счетчика, а выход - к информационномувходу вычитающего счетчика, входустановки параллельного кода которогоявляется выходом генератора и подклю"чен к выходу третьего одновибратора,вход которого соединен с выходом заема вычитающего счетчика, неинвертирующий вход компаратора является вхо-:дом генератора, а инвертирующий входобщей шиной,15470 б 1 рняк Редак кто каз 85 Тираж 665 Подписно Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гаг 01 Составитель В,М А. Ревин Техред П. Сердюк