Аналого-дискретный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11)151) Н 03 К 13/20 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) 1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.М.Шляндина, ,М., "Энергия", 1972, с. 82-90.2. Авторское свидетельство СССР В 367545, кл. Н 03 К 13/20, 1970 (прототип)(54)(57) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с входной шиной, а выходс первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход - с первым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной шиной, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с шиной "Пуск" и единичным входом второго триггера, а выход - с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, а нулевой вход - с нулевым входом третьего триггера, четвертый элемент И, первый компаратор, четвертый триггер, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивосги, н него введены второй и третий элементы ИЛИ, второй блок пересчета, два формирователя коротких импульсов, элемент задержки, второй компаратор, два запоминающих устройства, три ключа, формирователь сигнала скорости, вход которого соединен с входной шиной, первый выход " с первыми входами первого и второго ключей, второй выход - с пер" вым входом третьего ключа, .второй вход которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, а выход - с входом первого запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с первым входом второго компаратора и выходом второго ключа, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соеди нен с вторым входом третьего элемента И и первым входом четвертого элемента И, а второй вход соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с входом элемента задержки и выходом третьего триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого блока пересчета, вторым входом счетчика импульсов, входом второго блока пересчета и вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго блока1095392 пересчета, а выход - с нулевыми входами второго и четвертого триггеров, еди ничный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с входом первого формирователя копереходов через нулевое значение,большем минимального (три за период),а также при непериодической случайной помехе,5 Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в аналого-дискретный преобразова 1 Отель, содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которогосоединен с входной шиной, а выходс первым входом первого элемента И,второй вход которого соединен с пер 15вым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход - спервым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной,шиной, первый элемент ИЛИ, первый20вход которого соединен с шиной "Пуск"и единичным входом второго триггера,. а выход - с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен свторым входом второго элемента И, выход25которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которо. го соединен с нулевым входом первого.триггера, выход второго триггера соединен с первым входом треть-его элемента И, а нулевой вход -с нулевым входомтретьего триггера,четвертый элемент И, первый компаратор, четвертый триггер, введенывторой и третий элементы,ИЛИ, вто 35 рой блок пересчета, два формирователя коротких импульсов, элемент задержки, второй компаратор, два запоминающих устройства, три ключа,формирователь сигнала. скорости, вход40 которого соединен с входной шиной,первый выход - с первыми входами первого и второго ключей, второй выход - с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с45 выходом первого формирователя коротких импульсов, а выход - с входом1Изобретение относится к электроизмерительной технике и используется в информационно-измерительной технике.Известен помехоустойчивый аналого- дискретный преобразователь частотно- импульсного кодирования с преобразова. нием иэмеряемэй величины в частоту следования электрических импульсов за фиксированный интервал времени 11 ьОднако такое устройство характеризуется недостаточной помехоустойчивостью при некратности периода помехи фиксированному интервалу измерения.Наиболее близким к предлагаемому является аналого-дискретный преобразователь, содержащий преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с входной шиной, а выходс первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и выходом первого триггера, а выход " с первым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с выходной шиной, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с шиной "Пуск" и единичным входом второго триггера, а выход - с единичным входом первого триггера, генератор опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого блока пересчета, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, а нулевой вход - с нулевым входом третьего триггера, четвертый элемент И, первый компаратор, четвертый триггер Г 2 3. Однако известный преобразователь хара ктериз уется н едост аточной помехоустойчивостью при любом виде симметрии периодической помехи и числе ротких импульсов, при этом третийвход второго ключа соединен с выходом элемента задержки, а выход третьего элемента И - с вторым входомпервого элемента ИЛИ.3 1095392 первого запоминающего устройства, к выход которого соединен с первымм входом первого компаратора, второй вход которого соединен с первым вхо- ч дом второго компаратора и выходом, 5 ш второго ключа, а выход - с первым э входом второго элемента ИЛИ, выход с которого соединен с вторым входом 3 третьего элемента И и первым входомэ четвертого элемента И, а второй вход 1 О с соединен с выходом второго компара- И, тора, второй вход которого соединен б с выходом второго запоминающего т устройства вход которого соеди 1 д нен с выходом первого ключа, вто к рой вход которого соединен с выходом нь второго формирователя коротких им- и пульсов, вход которого соединен с входом элемента задержки и выходом третьего триггера, единичный вход ко- ч торого соединен с выходом первого бло ка пересчета, вторым входом счетчика импульсов входом второго блока пересчета и вторым входом четвертого . в элемента И, выход которого соединен х с первым входом третьего элемента ИЛИ, 1 второй вход которого соединен с вы- ,х ходом второго блока пересчета, а вы- д ход - с нулевыми входами второго и, 1 четвертого триггеров, единичный вход30 которого соединен с выходом первого в элемента ИЛИ, а выход - с входом пер- твого формирователя коротких импульсов, .в при этом третий вход второго ключа у соединен с выходом элемента задержки, а выход третьего элемента И - с35 х вторым входом первого элемента ИЛИ, 1На фиг. 1 представлена функцио- к нальная схема предлагаемого аналого- с дискретного преобразователя; на в фиг. 2 - временные диаграммы, пояс 40 няющие принцип действия преобразова- п .теля при наличии двух типичных в измерительной практике случаев сим- н метрии кривой периодического процесса: П рода (а); Ш рода (6).45т Преобразователь содержит преобразователь 1 напряжения в частоту,11 И счетчик 2 импульсов, шину 3 Пуск и входную шину 4, генератор 5 опор" ной частоты, элементы 6 и 7 И, блок 8 пересчета, триггер 9, элемент 10 ИЛИ, триггер 11, элементы 12 и 13 .И, блок 14 пересчета, элемент 15 ИЛИ, формирователь 16 сигнала скорости, запоминающие устройства 17 и 18, ключи 19 и 20, компараторы 21 и 22, ключ 23, формирователи 24 и 25 коротих сигналов, триггеры 26 и 27, элеент 28 задержки, элемент 29 ИЛИ.Преобразователь 1 напряжения вастоту входом соединен с входнойиной 4 и входом - с первым входомлемента 6 И, выход которого соединенвходом счетчика 2 импульсов. Шина"Пуск" соединена с первым входомлемента 10 ИЛИ. Выход генератора 5оединен с вторым входом элемента 7выход которого соединен с входомлока 8 пересчета, Единичный выходриггера 9 подсоединен к вторым вхо"ам элементов 6 и 7 И, нулевой входвыходу блока 8 пересчета, единицй вход - к выходу элемента 10 ИЛИ,ервый вход которого соединен с шиой 3 "Пуск" преобразователя и едиичным входом триггера 11, подклюенного единичным выходом к первомуходу элемента 12 И, второй входлемента 12 И соединен с первым вхоом элемента 13 И, причем второйход этого элемента подключен к выоду блока 8 пересчета и входу блока .4 пересчета, выход которого и выод элемента 13 И соединены с вхоами элемента 15 ИЛИ. Выход элемента5 ИЛИ связан с нулевым входом триггеа 11,а выход элемента 12 И с вторымходом элемента 10 ИЛИ. Вход формироваеля 16 сигнала скорости соединен сходной шиной 4, а входы запоминающихстройств 17 и 18 подключены соответтвенно к прямому и инверсному,вы .одам формирователя 16 через ключи9 и 20. Первый вход каждого изомпараторов 21 и 22 через ключ 23оединен с прямым выходом формироателя 16 сигнала скорости. Входы,ормирователей 24 и 25 коротких имульсов подключены к единичным выходам триггеров 26 и 27 соответствено. ВыХод формирователя 24 подсоеди"нен к третьему входу ключа, 19, выходриггера 26 через элемент 28 задержки - к третьему входу ключа 23, авыход формирователя 25 - к третьемувходу ключа 20, причем выходы компараторов 21 и 22 через элемент 29 ИЛИсоединены с вторыми входами элементов 12 и 13 И. Единичный вход триггера26 подключен к входу блока 14 пересчета и к выходу блока 8 пересчета,а также к входу считывания счетчика 55 2, а 1 единичнь 1 й вход триггера 27 -к единичному входу триггера 9, Нулевыевходы триггеров 26 и 27 подключенык выходу элемента 15 ИЛИ.Преобразоватепь работает следующим образом.Импульс начала измерения по шине 3 "Пуск" через первый вход элемента 10 ИЛИ попадает на вход триггера 9, переводя его в единичное состояние, тем самым подготавливаются к работе элементы 6 и 7 И. Импульсы с выхода преобразователя 1 напряжения в частоту поступают через элемент 6 И в счетчик 2, причем частота импульсов пропорциональна уровню измеряемой величины. Выходные импульсы генератора 5 поступают на вход элемента 7 И и проходят на вход блока 8 пересчета. Через интервал времени фиксированной длительности на выходе блока 8 пересчета формируется импульс, который возвращает триггер 9 в исходное нулевое состояние, прекращая поступление частотных сигналов на вход счетчика 2 и блок 8 пересчета, поступает на вход блока 14 пересчета и на второй вход счетчика 2, производя выдачу цифрового результата измерения потребителю и сброс счетчика на нуль, Пусковой импульс подается также на единичный вход трйгО 25 гера 11. Последний переводится в единичное состояние и подготавливаетэлемент 12 И к работе, В единичноесостояние в момент начала измерения 30 переводится также триггер 27. При этом срабатывает формирователь 25, вызывая кратковременное замыкание ключа 20 В момент окончания первого интервала измерения импульс с выхода блока 8 пересчета поступает также на единичный вход триггера 26, переводя его в единичное состояние. В связи с этим срабатывает формирователь 24,кратковременно замыкая ключ 19, Спустя установленное время задержки замыкается ключ 23 (все указанные клюся мгновенные прямое н инверсное значения сигнала, пропорционального скорости изменения измеряемой величины, соответствующие началу и концу первого интервала измерения, которые, каи текущее значение указанного сигнала, поступают на входы компараторов31 и 22. Для того, чтобы на вход компаратора 21 попадали только разнесенные во времени значения сигнала скорости, вводится элемент задержки 28, причем чи нормально"разомкнутые) . В Результа те в устройствах 17 и 18 запоминаютвеличина задержки выбирается с учетомдинамических свойств указанного сигнала. По достижении текущим значениемсигнала на выходах формирователя 16запомненного значения выходной импульс компаратора через элемент 29ИЛИ поступает на вход элемента 12 И,вызывая повторный запуск преобразователя, Если в момент окончания второго временного интервала измеренияфиксированной длительности, когда навыходе блока 8 пересчета формируетсяимпульс, поступающий на первый входэлемента 13 И, произойдет срабатывание второго компаратора, в результате чего на второй вход элемента 13 Итакже поступит сигнал, импульс с вы"хода элемента 13 Й через элемент15 ИЛИ. возвращает все триггеры висходное положение, и цикл измеренийзавершается. Если же совпадения вовремени сигналов на входе элемента13 И не произойдет, то пос-.упаеткоманда на третье, четвертое и т,д.измерение, пока на выходе блока 14пересчета не появится импульс, который прерывает цикл измерений, приводя схему преобразователя в исходное состояние готовности к очередномуциклу измерения.На фиг. 2 приведены временные диаграммы изменения сигнала, содержащего измеряемую постоянную составляющую Бр и полигармоническую периодическую помеху ЩС), Причем на фиг.2 апомеха обладает симметрией 11 рода,а на фиг. 2 б - симметрией Ш рода. На)У (й) - сигнал скорости измененияизмеряемой величины: г. и й - момен 2ты начала и конца первого интервалаизмерения фиксированной длительности;С и й+ - такие же моменты второгоинтервала измерения; д;д 2; д",6- перепады сигнала скорости в точках С, й,и й с учетом проставленного зна 4ка, где д; = Ц 1(с; + О) - 0(с; - О);С - ближайший после окончания первого интервала измерения перехоц помехи через нуль,Как видно из приведенных временных диаграмм, предлагаемый преобразователь обеспечивает эффективное подавление помех при любом виде симметрии кривой процесса. Если же помеха представляет собою случайный процесс, то ее влияние на результат измерения в предлагаемом преобразовате109539уле существенно снижено за счет статистической обработки представительной выборки, объем которой определяется емкостью блока 14 пересчета. 2 8Таким образом, по сравнению с известными устройствами предлагаемый аналого-дискретный преобразователь характеризуется высокой помехоустой" ЧИВОС ТЬЮ а1095392 ставитель А хред М.Надь нецо ктор А. Фере дактор Л. Веселовская одпи Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул, Проектная,Заказ 3622/42 ВНИИПИ по 11303