Многоканальный преобразователь напряжения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/04 

Y (f) -i::x;(t)-w.(),

i O

Изобретение относится к импульсной измерительной технике и предназначено для использования в автоматизированных системах сбора измерительной информации в различных областях народного хозяйства и экспериментальных исследований, в частности в океанологических исследоззаниях

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит коммутатор 1, аналоговый сумматор 2, преобразователь 3 напряжения в код, блок 4 разделения каналов, генератор 5 функций Уолша, резисторы 6, ключи 7, име кнцие выходы 8 и 9. Аналоговый сумматор содержит операционный усилитель 10, блок 4 - п блоков 1 ключей, п блоков 12 определения знака, п цифровых сумматоров 13, где п - число каналов преобразования, в состав аналогового сумматора 2 входят также резисторы 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемые величины X|( присутствуют на входах коммутатора I С началом цикла опроса и преобразования генератор 5 выдает на управляющие входы ключей 7 функции Уолша W, (Г) таким образом, что на управление каждым i-M ключом 7 поступает одна функция W. ().При этом положительное значение ( + 1) функции W. (t) переводит ключ в верхнее, а отрицательное (-1) в нижнее положения.

Таким образом, в каждьш дискретны момент времени, соответствующи г тактам функций Уолша, каждая из измеряемых величин поступает на один из входов 8 и 9 операционного усилители 10.

На выходе сумматора 2 и входе преобразователя 3 формируется групповой сигнал

I О, п-1 .

Сигнал У(Г) преобразуется в цифро- вую форму ) для каждого дискрет- ного момента времени. Отсчеты сигнала ) параллельно через блоки 1 1 считываются в цифровые сумматоры 13. При этом знаки слагаемых формируются На выходе блоков 2 в соответствии со значениями знаковых разрядов чисел на выходе преобразователя 3 и значе ниями функций Уолша Wy.

В цифровых сумматорах 13 реализуется операция цифрового вьщеления измеряемых величин X с осреднением их за цикл.опроса преобразования из

h тактов по формуле

и -1

h-1

.с)--У N,ct)

о с 3

h - 1 Л X,(tMA|.(.L j: )X (I)

- S S

. n 7 n -)

X;C)W(U , o

(-2)

--0

где S и i - индексы сигналов X и Y и функций Уолта.

Если X,(t)X;- const при Т , ,п-1, i/ S, то

h-1 П-1

) )W.(r) , i:o

i;fS h-1 h-1

KJ(r) w.(r)o.

-0 i#S

поскольку функции W (t) и W. ( L) Ha отрезке L от 0 до n-I ортогональны. Тогда ь-1

и-1

5

0

5

0 5

W/CriAJf)-) X () ьХ(Г,

сз)

S 5

1-01-0

2

так как W (t) I .

Следовательно, в результате операции цифровой фильтрации из группового сигнала Y блоком 4 по вьфажению (2) на выходе вьщеляется сигнал пХ , являющийся умноженным на h средним на интервале L от О до (п-1) значением сигнала X5(L ), если другие сигналы Х-С) (iPs) на этом интервале не изменялись, а сигнал Х Ci ) мог

Ь

изменяться.

Если же другие сигналы Х;() изменяются на интервале t от О до (h-l), то для второго слагаемого выражения (2) можем записать

h-1 h-1

Wji;)/) W;(l-) i-o i ts

h-i f-ij- 1

ZZ ( (Г) u/,(t

i о tT -. 0

(M

Любой сигнал X ., изменяющийся на интервале от О до (n-l), можно представить суммой постоянной Х.,; и случайной u.(t) составляющих, причем математическое ожидание (f) на интервале 1 равно нулю. Получим

-1 п-1

и

i-0 Г;0

i;iS к-1

X.W(t)lAj.CT)

а,() Ы-(Г)1л/.(Г)

с 5 )

Т-о

Поскольку W (t ) и Wj (t) ортогональны на отрезке t от О до h -1, то

,-W,(t)W;() 0.

i 0

Для второго слагаемого выражения (5),можем записать

h-1

Д;(1) W(r) W.(t) Z., (6)

,

где ZI - составляющая ошибки в выходном сигнале, обусловленная изменчивостью входного сигнала X-() в другом 1 канале за и тактов.

Таким образом, вместо выражения (5) получим

Z

(7)

где Z - составляющая ошибки, обусловленная изменчивостью входного сигнала Х в нулевом канале за п тактов преобразования.

Величина Z также является случайной величиной с равным нулю математическим ожиданием. Выборочное значение величины будет тем ближе к нулю, чем большее число каналов в устройстве.

Следовательно, в выражении (2) второе слагаемое стремится к нулю

при постоянстве, так и изменчивости сигналов на интервале преобразования, а в результате всех операций последовательного преобразования на выходе устройства формируются цифровые отсчеты осредненных за общий интервал времени сигналов.

Формула изобретения

to

Многоканальный преобразователь напряжения в код, содержащий блок управления, токоограничивающие элементы, вьтолненные на резисторах,

первые выводы которых являются входными шинами, а вторые вьтоды соединены с первыми входами соответствующих ключей, первые выходы которых объединены, преобразователь напряжения в код, первый блок ключей, первый цифровой сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены п-1 блоков ключей, п-1

цифровых сумматоров, п блоков определения знака, где п - число каналов преобразования, аналоговый сумматор, а блок управления вьшолнен в виде генератора функций Уолша, первый и

второй входы аналогового сумматора соединены соответственно с первыми и вторыми выходами ключей, а выход соединен с первым входом преобразователя напряжения в код, первые выходы

которого соединены с первыми входами п блоков ключей, второй выход преобразователя напряжения в код соединен с первыми входами п блоков определения знака, вторые входы которых объединены с вторыми входами со- ответствуюшях ключей и соединены с соответствующими первыми выходами генератора функций Уолша, второй выход которого соединен с вторыми входами

преобразователя напряжения в код и п блоков ключей, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих цифровых сумматоров, вторые в.хо- ды каждого из которых соединены с выходом соответствующего блока определения знака, выходы п цифровых сумматоров являются выходными шинами.

Изобретение относится к импульсной измерительной технике. Изобретение позволяет повысить точность преобразования при совокупных измерениях переменных величин путем их одновременного преобразования и интег- рирования. Это достигается тем, что в устройство, содержащее коммутатор 1, преобразователь 3 напряжения в код, резисторы 6, первый блок 11-ключей, введены аналоговый сумматор, п-1 блоков 11 ключей, п блоков 12 определения знака, п цифровых сумматоров 13, где п - число каналов преобразования, а блок управления выполнен в виде генератора 5 функций Уолша. 1 ил. а S (Л с: ГчЭ СХ) ю

Редактор Т.Митейко

Составитель А.Титов

Техред И„Верес Корректор Т. Колб

Заказ 2297/58 Тиргьж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4