Устройство для преобразования аналоговой величины в код

(51 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ%3 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Криворожское отделение Всесоюзногонаучно-.исследовательского института по автоматизированному электроприводу в промышленности. сельском хозяйстве и натранспорте(56) Авторское свидетельство СССРйЬ 1541779, кл. Н 03 М 1/52, 07,04.87 (и рототип).(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВОЙ ВЕЛИЧИНЫ В КОД (57) Изобретение касается телеизкерений и может быть использовано для передачи сигналов время-импульсной модуляции через канал связи. С целью расширения функциональных возможностей за счет возможности контроля входных сигналов введены гистерезисный элемент 14, нелинейное звеноо 15, интегратор 16, нуль-орган 17, элемент НЕ 18 и элемент И. Устройство дает возмокность контроля за аналоговой величиной при выходе ее за границы рабочего диапазона, 8 ил.1764163 3Изобретение относится к телеизморениям и может быть использовано для передачи сигналов .время-импульсной модуляции через канал связи.Целью изобретения является расшире ние функциональных воэможностей за счет возможности контроля входных сигналов. меняя свой выходной сигнал с полокительного на отрицательный (см, фиг.2 в), при этом формирователь 5 выдает короткий информационный импульс(фиг.2 д). Синхронизирующий и инфорл 1 ационный импульсы через элемент 4 ИЛИ образуют последовательность, приведенную на фиг.2 е. На фиг,1 приведена структурная схема В связи со спецификой характеристики устройства; на фиг.2 - временная диаграм- гистерезисного элемента 14 его срабать 1 вама работы передающей части устройства; 10 ние в противоположном направлении (из на фиг,З - прймер схемной реализации узла "минуса" в "плюс") происходит в точках ВЗ и сравнейия й гистерезисногб элемейта; на В 4 (см. фиг.2 б), Через точки ВЗ и В 4 профиг;4 - пример схемной реализации распределителя импульсов; на фиг,5 - пример ходит горизонтальная пунктирная прямая, отстоящая от непрерывной прямой, соотсхемной реализации управля 1 ощего устрой ветствующей аналоговой величине, на ширину эоны гистерезиса гистерезисногоства, на фиг.6 пример схемнои реализации нелинейного элемента и интегратора; на элемента 14. Периодический сигнал гистефиг.7 - временная диаграмма работы при- резисного элемента 14 преобразуется нелиемнойчастиустрбйства; нафиг,8 - алгоритм нейным элементом 15 такил 1 образом, что работы управляющего устройства. . 20 сигнал положительной полярности ослабляУстройство содержит генератор 1 пряется, а отрицательный - проходит без измемоугольных импульсов, генератор 2 линей- нений (фиг.2 к). Амплитуда отрицательного. но-изменяющегося напрякения, первый сигнала и постоянная времени интегрироформирователь 3, элемент 4 ИЛИ, второй вания интегратора 16 выбраны таким обраформирователь 5, компаратор 6, распределитель 7, первый и втброй ключи 8, 9, генератор.10 импульсов эталойной частоты,первый и второй счетчики 11, 12 импульсов,зом, что йереход интегратора 16 в состояние насыщения из "плюса" в "минус" происходит за время 0,005 Т (Т - период линейно-изменяющегося напряжения). Ампблок 13 управления, гистерезисный элемент литуда же положительного сигнала 14, нелинейный элемент 15, интегратор 16, 30 обеспечивает переход интегратора 16 из куль-орган 17, элемент НЕ 18, элемент И 19. состояния "отрицательного" насыщения вФиг.З содержит резисторы 20 и 21, опе- "положительное" за гораздо больший про- . .рационный усилитель 22, резисторы 23, 24 межуток времени - 0,5 Т(фиг,2 з), В моменты и диод 25, .перехода напряжения интегратора 16 черезФиг.4 содержит ключ 26. счетчик 27, 35 нуль срабатывает чуль-орган 17 (фиг,2 и) и дешифратор 28,:через элемент 18 НЕ запрещает прохождеФиг.5 содержит элементы 29,30 ввода;- ние импульсов с выхода элемента 4 ИЛИ блоки 31, 32 соответственно памяти и мйк- (фиг.2 е) на выход элемента 19 И (фиг.2 л), ропроцессора, элемент 33 вывода, .,. Однако как видно из фиг.2, на участкеФиг.6 содержит диод 34, резистор 35, 40 для которого аналоговая величина находит- резистор 36, операционный усилитель 37, ся в границах рабочего диапазона, периодиконденсатор 38, ческие сигналы запрета (фиг.2 к) неУстройство работает следующим абра- оказывают влияния на прохождение имзом. пульсов (фиг,2 е) через элел 1 ент 19 ИГенератор 1 прямоугбльных импульсов 45 (фиг,2 л), так как приходятся на йерабочий формирует последовательность сигналов отрезок (ниспада 1 ощий) линейно-изменяю.(фиг,2 а), которая поступает на входы ге- щегося напряжения.нератора 2 линейно-изменяющегося на- На участке И показан случай, когда анапряжения, формирующего напряжение логОвая величина находится вблизи нижней треугольной формы (фиг.2 б), и формирова границы рабочего диапазона. Условия перетеля 3 синхронизирующих импульсов ключений гистерезисного элемента 14 от(фиг,2 г),срабатывающегопосрезуприходя- сутствуют, так как ни одна из точек щих прямоугольных импульсов, В точках В 1 линейно-изменяющегося напряжения и В 2 (см. фиг.2 б), когда линейно-изменяю- (фиг,2 б) не выходит "ниже" пунктирной горищееся напряжение проходит снизу вверх 55 зонтальной прял 1 ой. При этом напряжение уровень, соответствующий аналоговой ве- интегратора 16 постепеннопереходитчерез личине(обозначена сплошной горизонталь- нуль (гочка 31 на фиг,2 з) и через нуль-орган ной линией на фиг:2 б), напряжение на 17, элемент 18 НЕ формируется запрет на выходе компаратора 6 меняет свой знак, и выдачу импульсов в канал связи через элесрабатывает гистерезисный элемент 14, из- мент 19 И (фиг,2 л).На участкепоказан случай, когда ана- мыкая ключ 9. При этом счетчик 11 прекралоговая величина отошла "вверх" от нижней щает, а счетчик 12 начинает счет(фиг.2 ж), В границы рабочего диапазона на ширину зо- момент поступления последующего(третьены гистереэиса гистерезисного элемента го по счету) импульса на первый вход рас, чем создались условия для возобноо пределителя 7, очередное срабатывание пения его периодических переключений, последнего привоцит к размыканию ключа Напряжениеинтегратора 16(фиг.2 з)немед и остановке счетчика 12. Последующие пенно уходит в зону отрицательных эначе- импульсы, поступающие на первый вход ний, запрет на прохождение импульсоо распределителя 7 в силу особенности исчерез элемент 19 И снимается(фиг.2 п). Ког полнения (фиг.4), не вызывают изменения да после снятия запрета на выходе элемен- его состояния до выдачи блоком 13 упраолета 19 И восстанавливается импульсный ния очередного сигнала "сброс", асинхронсигнал(фиг.2 л), то интервал между импуль- ного по отношению к входным импульсам. сами пары, несущий информацию об анало- При этом его период должен быть выбран говой величине, обеспечиоаетсядостаточно 15 заведомо большим периода входных имразличимым дпя последующего измерения. пульсов,Таким образом, использование гистере- Непосредственно перед выдачей очезисного элемента исключает возможность редного сигнала "сброс" блок 13 управления сближения импульсов пары на недопустимо считывает со счетчиков 11, 12 кодовую комблизкое, неразличимое приемником рассто бинацию чисел 1 о и тд, эквивалентную врея ние. меиным интерглам, которые образованыНа участке Ч (фиг.2) показан случай, тремя последовательно поступившими на когда аналоговая величина вышла "вверх" первыйоходраспределителя 7 илпульсами, за границу рабочего диапазона. Переключе- Далее блок 13 управления выполняет обрания гистерезисного элемента 14 прекрати ботку чисел 1 о и 1 д в соответствии с алгорит-лись, однако полярность его напряжения мом, приведеннымна фиг.8.(фиг.2 в) обеспечивает "минусооый" сигнал Как следует из алгоритма, возможны на выходе интегратора 16 (фиг,2 з), Запрет три характерные ситуации для сигнала, пона прохождение импульсоо (фиг.2 е) снят, й ступающего из канала связина вход распречерезэлемент 19 Ипроходяттолькосинхро делителя 7. Пепвая приведена на фиг.7 и низирующие импульсы с периодом, равным соответствует участкамина фиг.2, Сумпериодулинейно-изменяющегося напряже- ма интервалоо, образованных любыми трения (фиг,2 б), Скоажность сигнала генерато- мя последовательно поступившимина вход ра 1 прямоугольных импульсов (фиг.2 а) распределителя 7 импульсами. равна пери- выбрана равной двум. 35 оду Т линейно-изменяющегося напряженияДля участка 1, когда аналоговая величи- (фиг.2 б),на не выходит за пределы рабочего диапазона, преобразование импульсного Блок 13 управления проверяет это успосигнала, поступающего с выхода элемента вие и при его выполнеййи делаетвывод о 19 И (фиг.2 л и 7 а) через канал связи на 40 том, что полезный сигнал поступил из канапероыйвходраспределителя 7,вчиспенное ла связи без помех и сбоев, а также, что значение выполняется путем заполнения аналоговая величина находится о рабочем временного интервала импульсами эталОн- диапазоне, Госпе выявления меньшего из ной частоты с последующим пбдсчетом этих чисел; то и 1 дуправляющее устройство оыооимпульсов, Установка распределителя 7 и 45 дит его о качестве числового эквивалента счетчиков 11, 12 в исходное состояние про- аналоговой величины, Вторая ситуация хаисходит после кратковременной подачи сиг- рактеризуется отсутствием сигнала о канале нала "сброс" (фиг,7 б) с выхода блока 13 связи (участок Г фиг,2), При этом сулима чиуправления на вторые входы этих элемен- сел то и тд равна нулю, что свидетельствует тов, При этом ключи 8 и 9 разомкнуты, 50 о оыходе аналоговой величины за нижсчетчики 11, 12 обнулены. В момент поступ- нюю границу рабочего диапазона. При пения на первый вход распределителя 7 им- третьей ситуации, что соответствует участпульса он срабатывает и выдает сигнал на ку ч(фиг,2) из канала соязи поступают тольэамыкание ключа 8 (фиг.7 г), который соеди- ко опорные импульсы с периодом Т, так как няет вход счетчика 11 с выходом генератора 55 информационный импульс не формируется 10 импульсов эталонной частоты. Счетчик (фиг.2 б, участок В). Распознавание этого 11 н чначинает счет этих импульсов (фиг,7 е), случая блоком 13 управления ирвлзводится При поступлении следующего импульса но по тому, что один из интервалоо ео ипи 1 д первый вход распределителя 7 он вновь равен периоду Т, При этом в соответствии с срабатывает(фиг.7 д), размыкая ключ 8 иза- алгоритмом блока 13 управлени делаетсявывод о выходе аналоговой величины заверхнюю границу рабочего диапазона.Таким образом, за счет введения в известное устройство дополнительного элемента И,нелинейного звена, интегратора, нуль-органа, 5элемента НЕ, гистерезисного элемента обеспечивается возможность контроля за аналоговой величиной даже при выходе ее за границырабочего диапазона, чтопа сравнению с прототипом расширяет функциональные возможности устройства и повышает надежностьконтроля технологических процессов,Формула изобретенияУстройство для преобразования аналоговой величины в код по авг: с в. М 1541779, 15 о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля входных сигналов,в него введены гистерезисный элемент, нелинейный элемент, интегратор, нуль-орган, элемент НЕ и элемент И, включенный между выходом элемента ИЛИ и клапаном связи, а гистерезисный элемент введен в разрыв связи между выходом комцаратора и входом второго формирователя, вход которого объединен с входом нелинейного элемента, выход которого через последовательно соединенные интегратор, нуль-орган и элемент НЕ соединен со вторым входом элемента И1764163 Вэ- Радувьаот счета счепьччхе М;Е -рюзультал счета суеичцхо Ят -аерсгад тнейного чгиейхньщьгом9 Риг, Р ОУ 7 Ф Составитель Ю,Спиридонов ехред М.Моргентал, Корректо актор Е.Полионова ст аз 3463Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Рауш.Подписноениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10