Преобразователь напряжения

(5 М) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ техничеявляетс олее близким и к изобрете ире ущно Изобретение относится к системам контроля и управления и направлено на совершенствование преобразо" вателей напряжения в код.Известен преобразователь амплитуды напряжений в код, содержащий гене-ратор разноступенчатого напряжения, образованный счетчиком и делителем напряжения, сравнивающий блок,.выполняющий функции и нуль инди ц) катора, ключи (логические элементы И) , на одни входы которых подаются импульсы с сравнивающего блока, вторые входы ключей подсоединены к блоку управления, выходы сравнивающего блока и блока управления через ключи подсоединены к входам счетчика, управляющего гене-, ратором разноступенсатого напряжениямиОднако преобразователь обладает 20 ограниченными функциональными возмож" ностями.Наиб по ско" новский и И. П. КунЬрин образователь амплитуды синусоидального напряжения в код, содержащийсравнивающий блок, вход которогосоединен с преобразователем компенси"рующего напряжения, входы которогосоединены с выходами реверсивногосчетчика, к входам разрядов которогочерез соответствующие ключи сложения и вычитания годключены выходы блока управления, вход которого соединен с выходом блока определения знака, второй выход блока определениязнака подключен к управляющим входамключей вычитания, входы блока одре"деления знака и выпрямительного бло"ка соединены с входной виной, выход выпрямительного блока соединенс вторым входом сравнивающего блока,выход которого соединен с управляющими входами ключей сложения. Недостатком преобразователя яв,ляется ограничение функциональныхвозможностей 123.938 Цель изобретения - расширение функЧиональных возможностей преобраз вателя наряжения.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий генератор импульсов, выпрямительный блок, вход которого соединен с шиной входного сигнала, с первым входом первого ключа, с последовательно соединенными фазосдвигающими блоками, выходами подключенными к первым входам второго, третьего и четвертого ключей, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен . с выходом преобразователя ком пенсирующего напряжения, входы которого соединены с входами блока совпадения и с выходами реверсивного счетчика, к входам разрядов которого через первые входы соответствующих ключей вычитания, кроме последнего, и сложения подключены первый, второй и третий выходы блока управления, вторые входы ключей сложения соединены между собой, а ко вторым входам ключей вычитания подсоединен выход нуль-индикатора и первый вход блока управления, четвертый, первый, второй и пятый выходы которого соеди нены соответственно со вторым входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а четвертый выход еще соединен с входом установки в нуль реверсивного счетчика, введены пятый, шестой и седьмой ключи, элемент совпадения и формирователь импульса, выход которого соединен с вторым входом блока управления, а вход соединен с выходом "Постоянное" блока управления и первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и первым входом шестого ключа, а выход соединен с входом нуль-индикато ра и выходом седьмого ключа, первый вход которого соединен с выходами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй вход сое динен с выходом ".Переменное" блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а выход соединен.со входом управления блока совпадения, при этом второй вход шестого ключа соединен с выходом генератора импульсов, выход которого подключен ко вторым входам ключей сложения, причем третий, чето- вертый и пятый входы блока управления соединены соответственно. с шинами "Запуск", "Переменное" и "ПостояннноеНа фиг,представлена блок-схема преобразователя напряжения; наФиг, 2-3 - временные диаграммы работы преобразователя.Устройство содержит преобразователь компенсирующего напряжения(ПКН) 1, блок 2 совпадения, реверсивный счетчик 3, ключи 4 вычитания импульсов, ключи 5 сложения импульсов,элемент 6 совпадения, Формирователь7 импульса, блок 8 управления, нульиндикатор 9, фазосдвигающие блоки10, ключи 11-12 пропускания сдвинутых по фазе напряжений, ключ 13,блок 11 сравнения, выпрямительныйблок 15, ключ 16 пропускания импульсов от генератора, генератор 17 импульсов, шина 13 "Постоянное", шина 19 "Переменное", шина 20 "Запуск",выходы 2 1-25 "Постоянное", "Переменное", "0", "1", "2" блока управления.На временных диаграммах обозначены входное преобразуемое напряжениеИ 26, напряжение 27 на выходе выпрямительного блока, напряжение 2830 на выходе фазосдвигающих блоковсо сдвигом фазы Ч, У, Ч соответственно, импульсы 31-33, поступающие на суммирующие входы (+) соот 35ветствующих групп разрядов реверсивного счетчикадо, с( , и и на вычитающие входы (-), импульсы 34 на выходе генератора импульсов, напряжение 35 компенсации на выходе ПКН, имЮпульсы 36 на выходе нуль-индикатора,импульсы 37 на входе устройства управления.Работу преобразователя напряжения рассмотрим на примере устройст 45ва с тремя разрядами счетчика,В начале преобразования напряжения в код выдается импульс "Запуск"в блок 8 управления. По этому сигналублок управления выдает сигнал дляобнуления содержимого реверсивногосчетчика 3 и открытия ключа 11-1. Одновременно с сигналом "Запуск" выдается импульс признака. вида напряжения "Переменное" или "Постоянное".Пусть на вход преобразователя подается переменное напряжение. В этомслучае сигнал "Переменное" поступает от внешних устройств на шину 195 938395 устройства и затем на блок управления,а на выходе 22 блока управления появляется потенциальный сигнал "Переменное", открывающий ключ 12, Входнбе напряжение поступает на вход выпрямителя 15 и через открытый ключ 11-1 и ключ 12 поступает на вход нуль-индикатора. 9 и на вход выпрямителя 15. С выхода выпрямителя напряжение 27 ОВ= О поступает на щ первый вход сравнивающего блока 14, В момент й , когда входное напряжение равно йулю, нуль-индикатор 9 выдает .импульс, который поступает на вход блока 8 управления. Ключ 11-1 закрывается. Затем появляется сигнал на выходе 23 блока 8 управления и открывает ключ 11-2 для подачи на вход нуль-индикатора 9 напряжения 28 с выхода Фазосдвигающего блока, выполня ющего сдвиг Фазы Ч . Сигнал с выхо-да 23 блока 8 управления поступает также на вход ключей 4- 1 и 5- 1, которые. пропускают импульсы на вход старшей группы раэрядоа реверсивного 25 счетчика со . При )Ох 1 ) Осравнивающий блок подает сигнал на первый вход ключа 16, на второй вход которого поступают импульсы от генератора импульсов 17. Ключ .16 пропускает импульсы 31, которые через открытые ключи старших разрядов реверсивного счетчика поступают в сцетчик , При 1 Ос Ок ключ 16 будет закрыт и импульсы в счетчик не пос 35 тупают. В момент йнуль-индикатор выдает импульсна вычитание и в блок управления для переключения на работу группы средних разрядов реверсивного счетчика с1 40Вычитание происходит следующим образом.В нуль-индикатора импульс поступает на вход группы разрядов д.о реверсивного счетчика через открытый ключ вычитания импульсов 4 и выцита 45 ется из содержимого со. При поступлении этого импульса в блок 8 управления сигнал на выходе 23 блока управления снимается и появляется на выходе 24 блока управления, откры"50 вая ключи 4-2 и 5-2 средних разрядов и ключ 11, пропускающий напряжение 29 на нуль-индикатор. При переключении счетчика на с напряжение компенсации нарастает с шагом дОп который меньше шага д О 1 в (2 п"- 1) раэ, где п- число разрядов в К. В момент переключения О окажется меньше синусоидального напряжения 27 и за счет высокой частоты генератора импульсов начинает быстро с шагом дОприближаться к О, а затем и превысит его.Далее Ок будет отслеживать Ох. Следующее переключение на младшие разряды произойдет в момент В, когда нуль-индикатор выдаст импульс, свидетельствующий о том, что напряжение 29 на выходе Фазосдвигающего блока равно нулю, На этом этапе преобразование происходит доуравновешиванием О минимальным шагом напряжения.Считывание информации с двоичного счетчика происходит при переходе синусоиды на максимум в момент й (Фиг. 2 д), когда напряжение на выходе Фазосдвигающего блока В =О . Нуль-индикатор выдает импульс, который через открытый элемент 6 совпадения проходит на открытие элемента 2 совпадения для считывания кода, Двоичный код соответствующий амплитуде синусоидального напряжения поступает на выход преобразователя.В предлагаемом преобразователе предусмотрена возможность (помимо преобразования амплитуды переменного напряжения а код) преобразования постоянного напряжения в код.Рассмотрим этот режим работы преобразователя.Пусть на вход преобразователя подается постоянное напряжение 35, В этом случае сигнал "Постоянное" поступает от внешних устройств одновременно с сигналом "Запуск", На, соответствующих выходах блока 8 управления появляются сигналы установки а нуль "Постоянное". Сигнал установки а нуль приводит устройствов исходное состояние, а потенциальный сигнал "Постоянное" открываетключ 13, который подключает выходсравнивающего блока 14 ко входу нульиндикатора 9, Сигнал "Постоянное" поступает также на вход Формированияимпульса 7, который в момент появления потенциального сигнала "Постоянное" о формирует короткий импульспоступающий на вход блока 8 управления. При его поступлении в блоке управления появляется управляющий сигнал на выходе 23,который открывает ключи 4-1 и 5-1 для поступленияимпульсов в старшие разряды б.о ре"версивного сцетцика 3, Пбстоянноенапряжение через выпрямитель 15поступает на первый вход сравнивающе. го блока 11, на второй вход которого поступает напряжение компенсации О от ПКН. Выход сравнивающего блока подключен к первому входу клю" ча 16, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов 17. Через открытый ключ 13 выход сравнивающего блока подключен также ко входу нуль-индикатора 9. При ОкС( О) открываетоя ключ 16 и импульсй 31 генератора импульсов суммируются в реверсивном счетчике (им" пульсы 31), При О=(Ох) (в моментвремени с) т.е, при ( Ох) " Ох= О нуль-индикатор 9 выдает импульс, который выцитается из .содержимого старших разрядов сореверсивного счетчика 3 и поступает в блок управления для переключения счетчика на средние разряды с. йналогично происходит переключение двоичного реверсивного счетчика на группу младших разрядов в момент й и считывание, кода с реверсивного счетчикапо третьему импульсу нуль-индикатора в момент й (фиг. 3)Таким образом, преобразовательнапряжения выполняет функции преобразователя амплитуды синусоидального напряжения и преобразователяпостоянного напряжения. Это достигается введением двух аналоговыхключей, обеспечивающих подключениеко входу нуль-индикатора сдвинутыхпо Фазе напряжений или разностныхнапряжений , и формирователя импульса, формирующего короткий импульс при появлении на его входепотенциального сигнала. Точность предлагаемого преобразователя такая ае, как и у известного. Время преобразования амплитуды синусоидального напряжения3Р Ц где Т - период синусоидального напряжения, т.е. быстродействие. такогопреобразователя в режиме преобразоаания амплитуды синусоидального напряжения одинаково, как и у известного. 8 режиме преобразования постоянного напряжения предлагаемыйпреобразователь обладает быстродействием примерно на порядок вышебыстродействия обычных преобразователей последовательного счета. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 формула изобретения Преобразователь напряжения, со" держащий генератор импульсов, выпрямительный блок, вход которого соединен с шиной входного сигнала, с первым входом первого ключа с последовательно соединенными. Фазосдвигающими блоками, выходами подключенными к первым входам второго, третьего и четвертого ключей, а выходсоединен с первым входом блока срав-нения, второй вход которого соединенс выходом преобразователя компенсирующего напряжения, входы которогосоединены с входами блока совпадения и с выходами реверсивного счетчика, к входаж разрядов которого через первые входы соответствующихклюцей вычитания, кроме последнего,и сложения подключены первый, второй и третий выходы блока управления,вторые входы ключей сложения соединены между собой, а к вторым входамключей вычитания подсоединен выходнуль-индикатора и первый вход блокауправления, четвертый, первый, второй и пятый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а четвертый выходеще соединен с входом установки внуль реверсивного счетчика, о т л ич а ю щ и й с я тем, цто, с цельюрасширения функциональных возможностей введены пятый, шестой иседьмой ключи, элемент совпадения иФормирователь импульса, выход которого соединен с вторым входом блокауправления , а вход соединен с вы -ходом "Постоянное" блока управленияи первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с выходомблока сравнения и первым входом шестого ключа, а выход соединен с входомнуль-индикатора и выходом седьмогоключа, первый вход которого соединен с выходами первого, второго,третьего и четвертого ключей, а второй вход соединен с выходом "Перемен"ное"блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а выход соединен с входом управления блока совпадения,при этом второй вход шестого, ключа соединен с выходом генератора импульсов, выход ко" торого подключен к вторым входам клю938395 чей сложения, причем третий, четвертый и пятый входы блока управления соединены соответственно с винами "Запуск", "Переменное" и "Постоянное",Источники информации принятые во внимание при экспертизе 101, Шляндин В. И. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. И., фВысшая вколафф, 1973, с. 224-225. 2Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2774614/21,кл. Н 03 К. 13 У 17, 04.06.79.938395 Фиг.8ФиаР9 Ц 8 Тираж 959 Подписное ИИПИ Зак лиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектна