Интегрирующий время-импульсный преобразователь

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к ьвтоескомь свидетельству Союз СоветскикСоцналнстнческнаРеспублик(51)И, Кл. с нрнсоеинненнем заявкн М Н 03 К 13/20 Эеудврстаевй кемктет СССР ае двам кзебретеккй н епрыткйВ. Д. Иихотин, С, В. Ткачев, С. 6, ШахЭ. К. Шахов и В. И. Шляндин .,(22) Авторы нзобретення пензенский политехнический институт(5 М) ИНТЕГРИРУ 106 ИЙ .ВРЕНЯ-ННПУЛЬСНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к цифробой электроизмерительной технике и может быть использовано в циФровых приборах специального и универсального назначения для измерения напря- жения постоянного тока, средневыпрямленного значения напряжения переменного тока, векторных составляющих переменного напряжения. Известен аналого-циФровой. преобразователь, содержащий интегратор,первый вход которого соединен с источником преобразуемого напряжения,а выход подключен к входу блока срав-Ф 3нения, второй вход которого соединен с генератором циклов, а выходподключен к управляющему входу пе"реключателя, через который соединя:,ется выход биполярного источникаобразцового напряжения с вторым вхо"дом интегратора 1,Недостатком известного устройства является невозможность изменения в аироких пределах длительности цикла преобразования.Известен цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий интегратор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, источник ка-либрованмого напряжения, выходы которого соединены с входами переключате ля; первый. вход дополнительного интегратора подсоединен к выходу источника калиброванного напряжения и через ключ к. выходу дополнительного блока, сравнения, входы сумматоров соединенй с выходом дополнительного интегратора и с выходом генератора тактовых импульсов, выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения, первый вход дополнительного блока сравнения соединен с вы-, ходом дополнительного интегратора, а второй вход - с анной источника. порогового напряжения, раздельные входы триггера соединены с выходом генератОра тактовых импульсов и с93065 3выходом блока сравнения, выход триггера соединен с управляющим входомключа а второй вход интеграторасоединен с вторым входом дополнительного интегратора 21.5Недостатком данного устройстваявляются ограниченные функциональныевозможности,. Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей. 0Поставленная цель достигается тем,что в интегрирующий время-импульснцйпреобразователь, содержащий два блока сравнения, два интегратора, первые входы которых объединены, второйвход первого интегратора соединен свыходом переключателя, входы которого соединены с двумя выходами биполярного источника образцового напряжения, первый выход которого соеди внен с вторым входом второго интегратора, выход которого соединен спервым входом первого блока сравнения, второй. вход которого соединен свыходом первого интегратора, выходгенератора циклов соединен с первым входом триггера, второй входкоторого соединен с выходом первогоблока сравнения, а выход соединен свходом "Сброс" второго интегратора, Зввведены элементы ИЛИ и дополнительный триггер, причем вход второго блока сравнения соединен с выходом первого интегратора, а выход - с пер"вым входом элемента ИЛИ, второй вход икоторого соединен с выходом генератора циклов, а выход - с первым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, а второй ювход соединен с выходом первого блока сравнения.,На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства; на фиг. 2 - диаграммы, фэповсняющие его работу.Устройство содержит интеграторы 1и 2, блоки 3 и 4 сравнения, триггер5, элемент ИЛИ 6, генератор 7 циклов, триггер 8, переключатель 9, би- эвполярный источник 10 образцового на-.пряжения. На фиг. 2 обозначено: напряжение 11 на выходе интегратора 1;напряжение 12 на выходе интегратора 2; напряжение 13 на выходе генера- ээтора 7; напряжение 14 на выходе блока 3; напряжение 15 на выходе блока 4; напряжение 16 на выходе тригУ 9 4гера 5; напряжение 17 на выходе триггера 8. В процессе работы устройствавыходное напряжение интегратора 1 тоубывает, то возрастает в зависимости от знака образцового напряженияОо. Изменение направления интегрирования осуществляется в момент срабатывания одного из блоков сравнения,Рассмотрим сначала процесс, происходящий в частном цикле преобразования Т 11- Т + Т 1 , находящимся внутри полного цикла преобразования ТИэ фиг. 2 видно, что приращение интеграла на вцходе интегратора 1 завремя Т.1 п равно его приращению завремя Ти равно О. Следовательно, будет выполняться соотношениефТ 1 Ъ.,т 1 ЯЗТЯ;"5 со о)а Я си.о,а.о,В 1 Фтьиэ которого следуетО %еTИз выражений (1) и 2) видно,что среднее значение О на интервале Т, пропорционально разности Т, -ТЬ 1 пКроме того, длительность частногоцикла Т зависит от величины О.Поэтому для полного цикла преобразования сумма приращений напряженияиа выходе интегратора при интегрировании Ох + Ов и сумма приращенийпри интегрировании Ох- Оо в общемслучае ие будут рввнц нулю, как зтопроисходит в частном цикле преобразования. В данном случае при равенстве постоянных времени интеграторов1 и 2 выполняется равенствооТв,гОЖ- СТ Ст -О -О З)1 п Ф М к Н 1Оде О- напРЯжение на интегРатоРе1 в начале цикла преобразования;01- йапряжение на, интеграторе1 в конце цикла преобразования;3 Т - сумма интервалов времени,в течение которых осуществляется интегрирование разности (Зх- Оо);ЕТ- сумма интервалов времени, втечение которых осуществляется интегрирование суммыоткуда получаем 5 93065Как следует из (3) при произвольном цикле преобразования разность интегралов от преобразуемого 0 и образцового Оо напряжений эа время цикла Т 1 отлична от нуля и равна 01- 011, причем эта величина случайна и может принимать значение от 0 доЩо 1. Из-за неравенства нулю раз" ности О- ОИ возникает погрешность, абсолютное значение которой в маса, табе выходной величины преобразователя определяется выражением дТ ФдТ дТще юю , (1)Ок Онк н 0 Оо О15 Следовательно, для ее исключения в результат преобразования необходимо ввести попоавку УЮ со знаком, противоположным знаку бТ, Для этого в устройстве , в начале и в конце каждого цикла преобразования проис.ходит срабатывание триггера 5, который разрешает интегрирование входных напряжений интегратора 2, в результате чего срабатывание блока 3 2 з происходит не в момент равенства нуле выходного напряжения интегратора 1, как это осуществляется внутри цикла преобразования, а несколько раньше через интервал времени дТ 11.1 ко. ЭЕч11 Щ,:торыи может быть определен из вйраже- ния дт = "Сб)Он кщц 20 оИз сравнения выражений (4) и 4 в (6) следует 1 что для ввода поправки необходимо удвоить значения дТ 1 КН(К) Яри этом функция преобразования принимает видМ43г 1 и фЬз ЬН 1 фТ 1 (7)К О ц угде Оу- среднее значение входногонапряжения за цикл преобразования.30 Из выражения (7) видно, что для пре-образования интегрального (среднего) значения входного напряжения в код при помощи предлагаемого преобразователя необходимо применять реверсивный счетчик импульсов, причем в течение интервалов времени Зепи дТн счетчик должен заполняться на "Сложение",9 6а в течение интервалов ЕТ 1 и дТ -на )1 п К вычитание.Предлагаемое устройство можно ис-. пользовать в качестве базового блока при конструировании различных приборов - вольтметров постоянного напряжения, измерителей средневыпрямленного значения напряжения, фазочувст,вительных вольтметров для измерения ортогональным составляющих гармонических колебаний. Для измерения средне" выпрямленного значения напряжения достаточно выбрать цикл преобразования равным и совпадающим с полупериодом входного напряжения. При этомнапример, в положительный полупеоиод ре-. зультат заносится в реверсивный счетчик со. знаком "+", а в отрицательный -, с знаком минус, Для получения результата интегрирования с противоположным. знаком необходимо поменять порядок заполнения реверсивного счетчика на обратный. Аналогично осуществляется Фазочувствительное детектирование с той лищь разницей, что циклы преобразования задаются от внешнего генератора синхроимпульсов. Операция фазочувствительного (синхронного) детектирования будет осуществляться в цифровом виде и поэтому высокоточно, что позволяет расширить области применения устройства.Положительный эффект достигается эа. счет того, что цикл интегрирования может варьироваться в широких пределах. Павыаение точности дости" гается за счет того, что основной интеграторработает в ограниченном (величиной Ов) динамическом диапазоне,.что позволяет повысить линейность преобразования, К .стабильности Оп не предъявляется жестких требований. формула изобретения Интегрирующий время-импульсный преобразователь, содержащий два бло;.ка сравнения, два интегратора, первые входы которого объединены, в 1 орой вход первого интегратора соединен с выходом переключателя, входы которого соединены с двумя выходами биполярного источника образцового напряжения, первый выход которого соединен с вторым входом второго интегратора выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого7 930659 8 соединен с выходом первого интегра-, рого соединен с выходом генератора тора, выход генератора циклов сое- циклов, а выход - с первым входом динен с первым входом триггера, вто- дополнительного триггера, выход которой вход которого соединен с выхо- рого соединен с управляющим входом дом первого блока сравнения, а вы-переключателя, а второй вход - с выход соединен с входом "Сброс" второ- ходом первого блока сравнения. го интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияИсточники информации, функциональных возможностей, введены принятыево внимание при экспертизе элемент ИЛИ и дополнительный триг 1.,Авторское свидетельство СССР гер, причем вход второго блока срав- У 365038, кл. Н 03 К 13/20, 1973 нения соединен с выходом первого 2. Авторское свидетельство СССР интегратора, а выход - с первым вхо- по заявке в 2037545/,18-21, дом элемента ИЛИ, второй вход кото- кл. Н 03 К 13/20, 1971 (прототип).930659 Редактор Титов Корректор И.Иуск Составитель Оканиц Техред М. Над Заказ 3527/ лиал ЧЧЧ патент"; г. Ужгород, ул. Проектн 2 Тираж 954 ВНИИХИ Государственногпо делам изобретен :113035, Москва, Ж,подписноекомитета СССРй и открытийРаушская наб., д. М