Преобразователь функционала переменного напряжения в код

(51)М, Кл,506 Г 5/00 Гевударстввнлый комитет Опубликовано; ) 5.05,80. Бюллетень ЭЙ 19 дв делам извбретвннй и открытийДата опубликования описания 30,05.80(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КОД 1Изобретение относится к вычислитель- ной технике, в частности к аналого-цниаг ровым преобразователям, находящим при, менение в устройствах для преобразования переменного напряжения в код, а также в измерителях переменного напряжения.Известно устройство для измерения напряжения переменного тока, содержащее переключатель, линейный преобразэ 10 ватель напряжения в последовательность импульсов с двумя выходами, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок автоматического управления 1). Однако в указанном устройстве15 отсутствует возможность итеррации. Недостатком таких устройств является также необходимость обеспечения двойной, по сравнению с номинальной, чувствительности основного канала преобразования.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ преобразования напряжения в цифровой код путем коррекции результата измерения 2на величину погрешности, полученную впроцессе измерения, где производитсяобратное преобразование кода в напряжение, которое вновь преобразуется в коди сравнивается с преобразованным значением исходного напряжения и на полученную в дискретной форме величину,погрешности корректируется код, полученный в результате повторного преобразования исходного напряженият вновь ,преобразуют в напряжение и затем производят многократное повторение циклаизмерения с коррекцией до получениякодированного значения исходного напряжения с заданной точностью,Устройство по указанному способу содержит последовательно соединенныепереключатель, аналого-цифровой преобразователь, сумматор с памятью и элемент И, входная шина аналого-цифрового преобразователя соединена с его выходной шиной через последовательно-соединенные преобразователь функционалапеременного напряжения в постоянное,=Вор О, Щ 16 5 мгновенного значения при ( (дапта-функция)ф/среднего знуч 6 ни ср т" А(3усилитель и преобразователь напряжениекод, вход переключатапя соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы блока управления соединены с управляющими входами переключателя, усилителя и преобразователя напряжение-код 21.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий последовательно соединенные переключатапь, аналогоцифровой преобразователь, сумматор с памятью и элемент И, входная шина аналого-цифрового преобразователя соединена с его выходной шиной через последоватапьно соединенные преобразователь функционала переменного напряжения в постоянное, усилитель и преобразователь напряжение-код, вход переключатепя соединен с выходом цифроаналогового преобразоватапя, а выходы блока управления соединены с управляющими входами переключателя, усилителя и преобразователя напряжение-код, введены два дополнительных сумматора с памятью, дополнительный элемент И, блок памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений, допопнительный цифроаналоговый преобразоватапь, блок преобразования обратной функции причем выход элемента И через первый дополнительный сумматор с памятью соединен с входами блока преобразования обратной функции и допопнительного цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с компенсационным входом преобразователя функционала переменного напряжения в постоянное, вход блока преобразования обрат- ной функции через дополнительный эле мент И соединен с выходом сумматора с памятью, а выход соединен со входом второго дополнительного сумматора с памятью, кодовый аход которого соединен с выходом блока памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений, а выход соединен со входом цифроаналогового преобразователя.Кроме того, в него введен третий дополнительный суммматор, вход которого соединен с выходом блока преобразования обратной функции. На чертеже представлена структурная схема преобразователя функционала переменного напряжения в код. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 8фПреобразователь содержит переключатапь 1, подключенный к входу аналогоцифрового преобразователя 2 (АЦП), причем входная шина АЦП 2 соединена с его выходной шиной через последовательно соединенные преобразователь 3 функционапа .переменного напряжения в постоянное (ПФ), усилитель 4 и преобразователь 5 напряжение-код. Выходная шина А 1 Ш 2 соединена с входом сумматора 6 с памятью, выход которого соединен с элементами И 7 и 8. Выходы блока управления 9 (БУ) соединены с управляющими входами переключателя 1 усилителя 4 преобразователя 5 напряжение-код и другими входами элементов И 7 и 8. Вход переключателя 2 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 10, вход которого соединен с выходом второго дополнительного сумматора 11 с памятью, кодовый вход которого соединен с выходом блока 12 памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений. Выход дополнитапьного цифроаналогового преобразова-, тапя 13 соединен с компенсационным входом преобразователя 3 функционала переменного напряжения в постоянное, а вход - с выходом первого дополнительного сумматора 14 с памятью, другой выход которого соединен со входом блока 15 преобразования обратной функции (БПоф), а вход - с выходом элемента И 7. Вход блока 15 соединен с выходом элемента И 8, а выход - со входом второго дополнительного сумматора 1 1 с памятью и со входом третьего дополнительного сумматора 16 с памятью.При преобразовании переменных напряжений необходимо учитывать какой функционал, характеризующий преобразуемое переменное напряжение, является существенным при использовании этого напряжения потребителем. Таким образом может, например, представлять интерес определение следующих функционалов:80886пряж ения цифроаналогового преобразователя 10, а также предварительной аттестации преобразователя 3 функционалапеременного напряжения в постоянное.Устройство работает следующим образом1Едок логического управления 9 управляет входным переключателем 1, элементами И 7 и 8, а также блоком памятикодов 12, аналого-цифровым преобразователем 2, сумматором 6 с памятью,обеспечивая требуемую очередность идлительность тактов преобразования. Напряжение О поступает через переключатель 1 на преобразователь 3, на выходекоторого .образуется постоянное напря- ,жениеО =МОГ-ОЖЪЮ 61 Е 2где Г ОХ 1 - действительная функцияпреобразования преобразователя 3;Г Щ 1- номинальная (расчетная)функция преобразованияпреобразователя 3;мультипликативная и 024аддитивная составляющие погрешности преобразователя 3 в окрестности преобразуемогонапряжениями 1, приведенные к выходу преобразователя 3,где К - коэффициент пропорциональностиот которого расчетным или аппаратурнымспособом, как правило, необходимо перейти к функционалу Ос,Как известно, преобразователи тогоили иного вида функционала переменногонапряжения в постоянное, как правило,не обладают достаточной стабильностью 2 Офункции преобразования, что вызываетнеобходимость использования замкнутыхуровновешиваюших систем преобразования (например, системы с обратнойсвязью) или систем с коррекцией погрел- Бности преобразователя, При этом минимально возможная погрешность 8 д результата преобразования складывается издвух сост авляюши.х;ЦЮ и где д- погрешность выходногоцкп-онапряжения прецизионного первого цифроаналогового преобразователя, 35управляемого кодом источника постоянного илипеременного напряжения .погрешность, обусловленНная неодинаковостью воздействия преобразуемогонапряжениями и выходного напряжения первогоцифроаналогового преобразователя 10 на преобразователь 3 функционала переменного напряжения в постоянное. 55 5 73где Т - период измеряемого напряжения,Ь - амплитуда измеряемого напряжения,- время,В преобразователях высокочастотныхнапряжений используются детекторныедиоды со строго экспоненциальной вольтамперной характеристикой, в этом случае образуется функционал типа: 0 =6 - И Как правило, снижение Д выбирается переменным, низкочастотным или постоянным. Погрешность К, зависящая как от параметров Ох, выходного напряжения цифроаналогового . преобразователя 10, так и от принципа действия преобразователя 3 функционала переменного напряжения в постоянное, может быть сведена к минимуму оптимальным выбором вида выходного наНапряжение 02 усиливается в усилителе 4 и преобразуется преобразователем 5 напряжение-код в цифровой код, который записывается через сумматор 6 с памятью и элемент И 7 в первый дополнительный сумматор 14 с памятью. На выходе дополнительного цифроаналогового преобразователя 13 образуется напряжение 02 , близкое по значению к 02 (отличие О, -02 вызвано лишь погрешностями усилителя 4 преобразователя 5 и дополнительного цифроаналогового преобразователя 13). Поскольку основная доля напряжения скомпенсирована напряжением 0,41 и на усилитель 4 и преобразователь 5 напряжение-код в ходе дальнейших тактов преобразования будут поступать малые разностные напряжения, для повышения точности преобразования на последующих тактах увеличивают коэффициент ,усиления усилителя 4 в 100-1000 раз. Это позволяет на 1-3 порядка увеличить разрешающую способность устройства при небольшой разоешаюшей способности преобразователя 5.ному устанавливает напряжение на выходе дополнительного цифроаналогового преобразователя 13, а по коду на выходе цифроаналогового преобразователя 13 на первом также при помощи блока 15 определяется исходное значение кода М 1 управления цифроаналогового преобразования 10, после чего процесс итеррации происходит аналогичным образом. 10Введение в устройство новых узлов выгодно отличает предлагаемый преобразователь функционала переменного напряжения в код от известного, так как этим достигается реализация работы преобра зователя при существенно нелинейной .передаточной характеристике прямой цепи преобразования. В результате будет повышено быстродействие преобразования переменного напряжения в код, что увеличи вает сферу применения преобразователя и позволяет повысить производительность труда.25формула изобретения1, Преобразователь функционала переменного напряжения в код, содержащий последовательно соединенные перекпюча- ЗО тель, аналого-цифровой преобразователь, сумматор с памятью и элемент И, входная шина аналого-цифрового преобразователи соединена с его выходной шиной через последовательно соединенные преобра- з 5 зователь функционала переменного напряжения в постоянное, усилитель и преобразователь напряжение-код,вход переключателя соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы блока уп- В равл ения соединены с управляющимивходами переключателя, усилителя апреобразователя напряжение-код, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия введены двадополнительных сумматора с памятью,дополнительный элемент И, блок памятикодов номинального значения функционала, дополнительный цифроанапоговый преобразователь, блок преобразования обрат-.ной функции, причем выход элемента Ичерез первый дополнительный сумматорс памятью" соединен с входами блокапреобразования обратной функции и дополнительного цифроаналогового преобразователя,выход которого соединен с компенсационнымвходом преобразователя функционала переменного напряжения в постоянное,входблока преобразования обратной функции через дополнительный элемент И соединен с выходом сумматора с памятью,а выход соединен со входом второгодополнительного сумматора с выходомблока памяти кодов номинального значения функционала преобразуемых напряжений, а выход соединен со входом цифроаналогового преобразователя,2, Преобразователь по п, 1, о т л ич аю щи й с ятем, что в него введен третий дополнительный сумматор, вход которого соединен с выходом блока преобразования обратной функции.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР209581, кл. С 01 Й 19/02, 1966. 2. Авторское свидетепьство СССР219290 кл б 06 Р 5/00 1967д д каренко 428/39 Тираж 751 П НИИПИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открьпий 113035, Москва, Ж;35, Раушская н ное ал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная,Составитель М, НазаровРедактор А, Морозова Техред М. Петко Корре