Преобразователь действуюшего значения напряжения в код

Номер патента: 859938

Авторы: Галамай, Дудыкевич, Мокрицкий, Мороз

ZIP архив

Текст

Союз СоветскинСоциалистическихРеспублик ОП ИСАИИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДПЕЛЬСТВУ(51)М. Кл, 0 01 В 19/25 зюеударотеенный комитет ао делам изобретений н открытий(54) .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОДИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть испольэовано при реализации технических средств электроизмерительной техники,Известен преобразователь действующего значения напряжения, содержащий блок управления, два трехпозиционных переключателя, квадратичный преобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик, триггер с раздельным запуском, элемент ИЛИ, элемент И, генератор опорной частоты, делитель частоты, управляемый делитель частоты и счетчик результата, причем делитель частоты состоит из двух счетчиков и комбинированного элемента И-ИЛИ, по 15 строенного на двухвходовых элементах И и многовходовом элементе ИЛИ 11 1,Недостатком указанного преобразователя действующего значения напряжения20 в код является зависимость результата преобразования от длительности Т такт та преобразования, которая в случае . обеспечения высоких быстродействия и точности преобразователя должна выбираться равной или кратной периоду преобразуемого напряжения. Другими словами, в указанном преобразователе результат преобразования зависит не только от действующего значения преобразуемого напряжения, но и от его частоты. Для получения результата,. независимого от длительности такта преобразования (независимого от частоты преобразуемого напряжения), необходимо произвести измерение длительности такта преобразования и выполнить дополнительные вычисления. Это обстоятельство в значительной мере затрудняет и ограничивает возможности применения данного преобразователя.Цель изобретения - улучшение метро- логических характеристик преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь действующего значения напряжения в код, содержаа 1 ий реверсивный счетчик, счетчик ре-, 859938зультата, первый комбинационный элемент И-ИЛИ, первый элемент И, первыйэлемент ИЛИ, электронный переключатель, первый сигнальный вход которогосоединен с земляной шиной, а второйсоединен со входной шиной и с первымвходом блока управления, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного переключателя, соединенного своиМ выходом со входомквадратичного преобразователя напряжения в частоту, введены четыре элемента И, три элемента ИЛИ, два триггера, удвоитель частоты, два комбинаци 10 онных элемента И-ИЛИ и блок вычитания частот, управляющий вход которого со 5 единен с выходом второго элемента ИЛИ,соединенного своими входами с прямымивыходами триггеров, а первый и второй входы блока вычцтания частот соединены с выходами соответственно второго итретьего комбинационных элементовИ-ИЛИ, сигнальные и управляющие входыпервого из которых подключены к разрядным выходам, соответственно счетчика результата и реверсивного счетчика, а аналоговые входы второго изних - к разрядным выходам соответственно реверсивного счетчика и счетчи -ка результата, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с управляющими и сигналь -ными входами первого комбинационногоэлемента И-ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элементаИ, второй вход которого соединен спервым входом третьего элемента ИЛИи вторым выходом блока управления,третий выход которого подключен ковторому входу второго элемента ИЛИ,при этом первые входы второго и тре 25 30 40 тьед о элементов И подключены к выходу квадратичного преобразователя напряжения в частоту, а их вторые входысоответственно соединены с первым выходом блока управления, с шиной сброса реверсивного счетчика и выходом второго элемента ИЛИ, с шинами сброса триггеров и счетчика результата, причем выходы первого и второго элеменсивнаго счетчика, вход вычитания которого подключен к выходу блока вычитания частот, вь 1 ход последнего разрядакоторого подключен ко второму входублока управления, при этом вход счетчика результата соединен с выходом тов И соединены соответственно со входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом сложения ревертретьего элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходамичетвертого и пятого элементов И, первые входы которых соединены соответственно через четвертый удвоитель частоты, а пятый непосредственно - с выходом третьего элемента И, а их вторыевходы подключены, соответственно, кинверсному и прямому выходам первоготриггера, счетный вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, счетный вход которого. подключенк выходу переполнения счетчика результата.На чертеже представлена структурнаясхема преобразователя действующегозначения напряжения в код.Устройство содержит блок 1 управления, электронный переключатель 2,квадратичный преобразователь 3 напряжения в частоту, элемент ИЛИ 4, элементы И 5-7, элементы ИЛИ 8 и 9, реверсивный счетчик О, счетчик 11 результата, комбинационные элементыИ-ИЛИ 12-14, блок 15 вычитания частот,триггеры 16 и 17, удвоитель 8 частоты, элементы И 19 и 20, элементИЛИ 21.Работа преобразователя действующего значения напряжения в код происходит следующим образом.В исходном положении в счетчике11 результата хранигся результат предыдущего преобразования, триггеры 16и 17 сброшены в "О" (на верхних выходах присутствуют нулевые потенциалы),в результате чего блок 15 вычитаниячастот заперт, все три выхода блока 1управления находятся в нулевых состояниях, Вход квадратичного преобразователя 3 напряжения в частоту черезэлектронный переключатель 2 подключенк земляной шине,Процесс преобразования происходитв три такта, которые характеризуютсяналичием положительного потенциала наодном из трех выходов блока 1 управления,В первом такте преобразования положительный потенциал (состояние "1")существует на верхнем выходе блока 1управления, В момент появления этогопотенциала, т, е. в начале первоготакта, реверсивный счетчик О сбрасывается в нулевое состояние. На времяпервого такта ко входу квадратичногопреобразователя 3 напряжения в часто -ту с помощью электронного переключателя 2 подключается преобразуемое на7 859938 . 8При преобразовании напряжения, рав- тания реверсивного счетчика 10 посту- ного нулю (Ох = О), выходная частота пает частотаквадратичного преобразователя составляет хсР = ф (8)Подставляя эти два крайние значения 1 хс в (4), легко убедиться, что где Г, Г, - частоты следования имвозможный диапазон изменения продол- пульсов на выходах комбинационных эл жительностей каждого из первых двух ментов И-ИЛИ 12 и 13 соответственно. тактов преобразования, определяется На вход сложения реверсивного счет неравенством1 О чика 10 во втором такте импульсы не 1 2Го(6) 20 В свою очередь счетчики 10 и 1 и комбинационный элемент И-ИЛИ 13 представляю 1 т собой двоичный умножитель, средняя частота Г следования импульсов на выходе которого определяется частотой Г 6, поступающей на вычитающий вход реверсивного счетчика 10,11и числом 11(г), находящимся в счетчике 1 й", (г)1 ч =Ъ ( О) После подстановкй (9) и (10) в (8) получаем Я Ю 11 ф 1 Ц 5 Я 1(11) и М Откуда(12) Число, записанное в реверсивном счетчике О, изменяется в течение второго такта преобразования в соответствиис уравнением 501+ -иах З мВ момент первого переполнения .счет. чика 11 триггер 16 устанавливается в состояние "1", открывая тем самым че" рез этот элемент ИЛИ 9 блок 15 вычитания .частот. Триггер 17 остается в прежнем положении,После первого переполнения счетчика 11 с выхода блока 5 на вход вычигде г - время;г - момент первого переполнениясчетчика 11,5Число импульсов, которые проходят во время второго такта на вход счетчика )1 результата составляет где Г 2 - частота на выходе элемента2ИЛИ.21, равная 2 Го до момента гк второго переполнения счетчика 11 и равная Г с момента г второго переполнения счетчика 11,Поскольку емкость счетчика 11 выбрана равной емкости 11 счетчика О,то за время Т второго такта преобразования произойдет, как минимум, одно ЗОпереполнение счетчика 11, в чем легкоубиться, подставив значение Тт 7- неравенства (5) в выражение (б)2 аВ .,=У 2,а=я т, гХ =Н(1)О ОоМаксимальное значение Йимеет место при максимальном значении Т-- Так как два переполненияТсчетчикаосуществляются за времягив нп,ги 1 = в в . -- Р- то в оставшееся вре 2 Ео о ццмя Тио ит Хо1 озаполнение счетчикапроисходит с частотой Го, За промежуток времечки45Т,- ги на вхоД счетчика 11 пРоХо= 1 ,импульсов, Таким образом, максимальное значение епоступают, так как элементы И 5 и 7 заперты нулевыми потенциалами, присутствующими на верхнем и среднем,выходах блока 1 управления.Счетчики 10 и 11 и комбинационный элемент И-ИЛИ 12 представляют собой двоичный умножнтель, средняя частотаследования импульсов на выходе которого определяется частотой Фг,1, поступающей на вход счетчика 11 ияУпРавлЯюЩим числом 11,о (г), записанным в реверсивном счетчике 10й (г)) + 1 с 1(о Ми МНа временном интервале 0 бб второго такта преобразования блок 15 вычитания частот заперт, т, е.О. Поэтому согласно (14) на этом/интервале ЙЛр= "рНа временном интервалечастота 1,1 на входе счетчика 11 равна 2 о . При этом согласно (14) число, записанное в реверсивном счетчике 10, определяетсяй, (Л.)10О 11 11( )ЛО " 1 Ю ИВ)ИЗначение 1 с 1 Л (й) на указанном интервале времени определяется выражением 20(17)На временном интервале Сид йСиъ З 0 частота на входе счетчика 11 1 л щ Фо При этом согласно (14) и с учетом (17) число, записанное в реверсивном счет- чике 10, определяетсяй,(о35Ло 10 С 2.Л Ч+ М (,иЛЗначение Й (й) на указанном ин- ЛО тервале определяется выражением(19)г 1 с 1 Н Л 5Так как Си = - д; - = , то вырао ожение (19) преобоазуется к видуМи(е) = Го - й (20)После подстановки (20) в (18) получим 50КЮ и,о )иЛих 11 Е С). 11 Ф1 ас С(аЮ(са(с)Конечные выражения.в уравнениях (17) и (21) идентичны, поэтому и решение их одинаковое. После дифференцирования указанных уравнений получаемдссса (с) со (с)дсили, разделив переменные(ссса (с) (23)и", (с) сРешение дифференциального уравнения (23) имеет видс где МЛ (С), - число, записанное в ревеРсивном счетчике 10 к моментУ Сил первого переполнения счетчика 11.Принимая во внимание, что Йс 0(1 ил)=1с М)(= Йр, а СИЛ = - для момента времеони Тт, соответствующего окончанию второго такта преобразования, получим(26) После окончания второго такта преобразования следует третий такт, который характеризуется состоянием "1" на среднем выходе блока 1 управления и нулевыми состояними на двух остальных его выходах. Положительный перепад напряжения, появляющийся в начале третьего такта преобразования на среднем выходе блока 1 управления, сбрасывает в нулевое состояние, через элемент ИЛИ 4, триггеры 16 и 17, а также счетчик 11. Кроме этого, на время третьего такта преобразования открывается элемент И 7, чем обеспечивается возможность прохождения импульсов с выхода комбинационного элемента И-ИЛИ 14 на вход сложения реверсивного счетчика 10. На вход вычитания реверсивного счетчика 10 в третьем такте импульсы не поступают, так как блок 15 заперт нулевыми потенциалами, снимаемыми с верхних выходов триггеров 16 и 17, В третьем такте преобразования запертым остается также элемент И 5.На вход счетчика 11 результата в третьем такте поступают импульсы с частотой 21 о с выхода удвоителя 18(33) 1 8599 частоты. Счетчик )1 и комбинационный элемент И-ИЛИ 14 представляет собой двоичный умножитель, средняя.,частотаследования импульсов на выходе которого определяется входной частоИс той 2 Го счетчика 11 и числом Й 4(г.), находящимся в этом счетчике 38 12 К (Т ) = 2 оТ или с учетом (31)= 2 о )ф 10 (28) 44 о0 20Импульсы частоты 14 с выхода комбинационного элемента И-ИЛИ 14 через элементы И 7 и ИЛИ 8 поступают на вход сложения реверсивного счетчика 10 до момента переполнения его предпоследнего разряда (появление "1" на прямом выходе последнего разряда) . В момент появления "1" на прямом выходе последнего разряда на верхний вход блокауправления подается команда об окончании третьего такта преобразования, в результате чего на среднем выходе блока 1 управления, .как и на двух остальных его выходах, устанавливается нулевой потенциал. На этом преобразование заканчивается.Из анализа 26 видно, что в третьем такте преобразования для переполнения предпоследнего разряда реверсивного счетчика )О понадобилось40 О Кисимпульсов, т, е.Т Ох 9 мН Оодй =(29) где Т - продолжительностьтакта преобразования.Подставляя (28) в (29),т,Ео 3 хе ЙьО )1 О,третьего получим(31) 55 К моменту времени Т в счетчике результата окажется записанным числоТак как в счетчике 11 к моментувремениформируется число й (1)2 Г й, то выражение (27) можно предО т15ставить в виде н(Результат преобразования й (Т) хранится в счетчике 11 результата до начала второго такта следующего преобразования.Из выражения (33) видно, что в предлагаемом преобразователе действующего значения напряжения в код в отличие от известного, результат преобразования не зависит от длительности Тт такта преобразования. Таким образом, код, получаемый в результате преобразования, однозначно определяет величину действующего значения входного напряжения вне зависимости от его частоты.Формула изобретенияПреобразователь действующего значения напряжения в код, содержащий реверсивный счетчик, счетчик результата, первый комбинационный элемент И-ИЛИ, первый элемент И, первый элемент ИЛИ, электронный переключатель, первый сигнальный вход которого соединен с земляной шиной, а второй соединен со входной шиной и с первым входом блока управления, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного переключателя, соединенного своим выходом с входом квадратичного преобразователя напряжения в частоту, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик введены четыре элемента И, три элемента ИЛИ, два триггера, удвоитель частоты, два комбинационных элемента И-ИЛИ и блок вычитания частот, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного своими входами с прямыми выходами триггеров, а первый и второй входы блока вычитания "частот соединены с выходами соответственно второго и третьего комбинационных элементов ИИЛИ, сигнальные и управляюптне входы первого из которых подключены к разрядным выходам соответственно счетчика результата и реверсивного счетчика, а аналоговые. входы второго из них - к разрядным выходам соответственно ре13 8599 версивного счетчика и счетчика результата, выходы старших и младших разрядов которого соединены соответственно с управляющими и сигнальными входами первого комбинационного элемента ИИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен ка второму входу второго элемента ИЛИ, при этом первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу квадратичного преобразователя напряжения в частоту, а их д вторые входы соответственно соединены с первым выходом блока управления, с шиной сброса реверсивного счетчика и выходом второго элемента ИЛИ, с шинами сброса триггеров и счетчика резуль-щ тата, причем выходы первого и второго элементов И соединены соответственно со входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом сложения реверсивного счетчика, вход вычи 3 од 38 4тания которого подключен к выходу блока вычитания частот, выход последнего разряда которого подключен ко второму входу блока управления, при этом вход счетчика результата соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами четвертого и пятого элементов И, первые входы которых соединены соответственно через четвертый удвоитель частоты, а пятый непосредственно - с выходом третьего элемента И, а их вторые входы подключены соответственно к инверсному и прямому выходам первого триггера, счетный вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, счетный вход которого подключен к выходу переполнения счетчика результата.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мартяшин А, И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения, М., "Энергия", 1976, с. 81-184.

Смотреть

Заявка

2799146, 18.07.1979

ЛЬВОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ, ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Р-6237

МОКРИЦКИЙ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ, МОРОЗ ЛЕОНИД ВАСИЛЬЕВИЧ, ДУДЫКЕВИЧ ВАЛЕРИЙ БОГДАНОВИЧ, ГАЛАМАЙ ТАРАС ГРИГОРЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 19/25

Метки: действуюшего, значения, код

Опубликовано: 30.08.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-859938-preobrazovatel-dejjstvuyushego-znacheniya-napryazheniya-v-kod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь действуюшего значения напряжения в код</a>

Похожие патенты