Дифференциально-трансформаторный преобразователь аналог-код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/04 

соответствующими выходами синтезатора частот,. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства;на фиг.. 2 схема выпрямителя; на фиг. S -схема аналого-цифрового преобразовател Устройство содержит функциональ ный цифро-аналоговый преобразовател 1, преобразователь 2 напряжение ток, дифференциально-трансформаторный датчик 3, выпрямитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5 двойного интегриройан-ия, синтезатор 6 частот. Устройство работает следующим об разом. Синхронизация всех узлов в устройстве осуществляется синтезатором б частот, в котором осуществлена временная привязка всех сигналов к частоте питающей сети, для чего используется схема автоподстройки час тоты задающего генератора. В схемесинтезатора 6 -частот имеется делитель частоты, который выдает ряд частот: 50, кГц для подачи на цифровой вход ЦАП Ij 50 Гц с фазовым сдвигом, обеспечивающим совпадение фронтов управляющих импульсов с нулем синусоидального напряжения в вы ходной обмотке датчика для управления выпрямителем 4, и 25 Гц для запуска аналого-цифрового преобразо вателя 5 двойного интегрирования. При поступлении на цифровой вход функционального цифро-аналогового преобразователя 1 иlvшyльcoв от синтезатора 6 частот на выходе образуется высокостабильное ступенчатое напряжение с синусоидальной огибаю|щей, которое подается на вход преоб разователя 2 напряжение - ток, выходной ток которого поступает в первичную обмотку дифференцисшьнотрансформаторного датчика 3, выходное напряжение датчика, пропорциональное измеряемому параметру, подается на аналоговый вход выпрямите ля 4 , а на управляющий вход выпрями теля 4 поступают импульсы с частото 50 Гц от синтезатора 6 частот. Принципиальная схема выпрямителя 4 (фиг. 2) содержит четыре анало говых ключа 7-10, выполненных на одн микросхеме и усилитель для управления ключами .на транзисторах 11 и 12 Управляющие.импульсы отрицательной полярности, поступая на вход усилителя- на. транзисторах 11 и 12, отпирают оба транзистора, и на затворах ключей 7 и 10 появляется напряжение, открывающее ключи, при этом ключи 8 и 9 закрываются, так как напряжение на коллекторе транзи тора 11 и затворах ключей 8 и 9 ста новится близким к нулю. В паузе между импульсами транзисторы 11 и 12 запираются, что приводит к открыванию ключей 8 и 9 и закрыванию ключей 7 и 10. Дри включении, ключей 8 и 9 входные клеммы соединяются с выходными клеммами, а при включении ключей 7 и 10 входные клеммы соединяются с выходными клеммами.. Поскольку фронты управляющих импульсов синхронизированы с моментом перехода через ноль синусоидального напряжения с выхода датчика, то на выходе выпрямителя получается однополярное напряжение, которое подается на вход аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования. Структурная, схема (Фиг.З) типо«. вого аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования сотоит из аналоговых ключей 13-15, операционного усилителя 16, интегрирующей цепочки 17 в цепи обратной связи операционного усилителя 16,компаратора 18, од.новибратора 19, двух триггеров 20 и 21, счетчика 22 и источника тактовой частоты, в качестве которого используется синтезатор 6 частот. В данном преобразователе совершаются два такта интегрирования:входного напряжения П и эталонного напря-. жения - Ug.. В исходном состоянии триггеры 20 и 21 находятся в состоянии ноль, ключ 15, управляющий инверсным выходом триггера 21, замкнут, и на выходе операционного усилителя 16 будет потенциал, близкий к нулю. Счетный выход счетчика 22 заперт сигналом Ноль прямого выхода триггера 21, и .счетчик хранит результат предыдущего преобразования. Счетчик 22 устанавливается в состояние ноль сигналом -пуск, который задерживается оцновибратором 19 и поступает на S-вход триггера 21, устанавливая его в состояние единица. .Это приводит к размыканию ключа 15 и отпиранию счетного входа счетчика 22, который начинает подсчитывать импульсы от синтезатора 6 с тактовой частотой. Интегратор на операционном усилителе начинает интегрировать напряжение Uy, поступающее с выхода коммутатора через замкнутый ключ 14,управляемый инверсным выходом триггера 20. Интегрирование происходит с постоянной времени tu Rj, Сци продолжается до переполнения счетчика 22.Импульс переноса счетчика 22 устанавливает триггер 20 в единицу, размыкая тем самым ключ-14 и замыкая ключ 13. На вход интегратора подается эталон- . ное напряжение -и. В этот момент времени4; Т - -г- на выходе интегратора установится напряжение и, (Т,) -и,;11 . Эталонное напряжение -U имеет противоположную полярность по отношению к U;(, и выходное напряжение интегратора начнет изменяться в обратную сторону. Когда выходное напряжение интегратора станет равным нулю, компаратор 18 срабатывает и его выходной сигнал устанавливает оба триггера в состояние ноль. Схема приходит в исходное состояние. Счетчик 22 к концу второго такта подсчитывает п импульсов, при этом п Та.- , где длительность вто рого такта интегрирования. Так как UtLCTj.) О, то -II .эТ. « и V- :гг откуда V4 и; т.е. код в сче гчике пропорционален входному сигналу. Из формулы (3) следует, что на результате преобразования не сказывается значение так товой частоты генератора и медленное изменение ее во время преобразования Х Т,. Результат преобразования не зависит также от постоянной времени . .интегрирования t, если она не из меняется в процессе интегрирования. Аналого-цифровой преобразователь дв ного интегрирования обладает способ ностью подавлять внешние помехи, причем максимальное значение коэффициента подавления помех К, по чается, когда длительность первого та интегрирования равна или кратна целому числу периодов частоты помех Поскольку устройство будет экспл тироваться на промышленных предприя тиях, то наибольшие помехи будут вы зываться цепями с частотой 50 Гц -ил кратными ей. Поэтому длительность п вого такта интегрирования выбрана р ной периоду частоты сети. Синтезатор автоматически обеспечивает его равенство при изменении частоты сет Высокие метрологические характеристики устройства получаются за сч питания первичных обмоток дифференциально-трансформаторнык датчиков о преобразователя напряжение - ток, н вход которого подается высокостабил ное синусоидальное напряжение от функционального цифро-ангшогового пр образователя. Класс точности таких преобразователей) выполненных в интегральном иополнении, составляет 0,05-0,1. Большой коэффициент усиления в преобразователе напряжение -ток исключает влияние сопротивления линии связи при изменении ее длины. Применение синхронного выпрямителя для выпрямления переменного напряжения с вторичной обмотки датчика и схемы ансшого-цифрового преобразователя двойного интегрирования, в котором длительность первого такта интегрирования синхронизована при помощи синтезатора частот с частотой сети переменного тока, для преобразования амплитуды выходного сигнала датчика в код, позволяет существенно повысить быстродействие преобразователя по сравнению с известными. Предложенное устройство разрйботано для информационно-измерительной системы, входящей в состав АСУ ТП компрессорных станций магистральных газопроводов. Система рассчитана на обслуживание 1200 датчиков, из которых треть могут составлять, дифференциально-трансформаторные датчики (в зависимости от типов и шсла газоперекачивающих агрегатов). Формула изобретения Дифференциально-трансформаторный преобразователь аналог - код, содержащий последовательно соединенные преобразователь напряжение - ток, дифференциально-трансформаторный датчик и выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в него введены функциональный цифро-аналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования и синтезатор частот, при этом выход функционального цифро-аналогового преобразователя соединен с входом преобазователя напряжение - ток, выход выпрямителя соединен с входом аналогоцифрового преобразователя двойного интегрирования, а цифровые и управляющие входы функционального цифроаналогового преобразователя, выпря-: мителя и аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими выходами синтезатора частот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 206357, кл. G 08 С 9/04, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР № 732665, кл. G 01 D 5/14,1978..