Пневматический аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G06D3/00 

1287133

причем использование в блоках фор- коммутаторов эталонов 9 позволило мирования старшей и средней групп существенно уменьшить аппаратурные разрядов специальна организованных затраты. 1 ил.

1

Изобретение относится к автоматическому управлению приборостроения и может быть использовано в пневматических и пневмоэлектронных системах контроля и управления технологическими процессами.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.

На чертеже показана схема предложенного пневматического аналого- цифрового преобразователя.

Пневматический аналого-цифровой преобразователь содержит блок 1 за- датчиков эталонов, блок 2 повторителей со сдвигом, блоки 3, 4 и 5 формования старшей, средней и младшей групп разрядов соответственно, алгебраический сумматор 6, входной канал 7 и выходные каналы 8 преобразователя . В идентично выполненных блоках формования старшей и средней групп разрядов содержатся коммутаторы 9 эталонов с выходами 10. В тех же блоках, а также в блоке формирования младшей группы содержатся дополнительные коммутаторы 11 и элементы 12 сравнения. Коммутаторы эталонов содержат пневматические реле 13, а дополнительные коммутаторы - :реле 14. В блоке задатчиков эталонов содержатся задатчики 15, каждьй п-й из которых настроен на величину выходного сигнала (п-1), от диапазона их изменения сигнала на входе преобразователя, где (п-1) - числовой эквивалент двоичного выражения числа п-1, записанного в обратном порядке (например, для п 7 п -1 (110)2 , А (- (011 )2 3). В блоке повторителей со сдвигом содержатся повторители 16, каждый т-й из которых настроен на велшгану положител ного сдвига га 2 от диапазона д.х где т - числовой эквивалент двоичного выражения числа т, записанного в обратном порядке. Алгебраический сумматор 6 настроен на выдачу аналого0

5

0

5

0

5

0

5

вого сигнала, равного по величине разности двух его входных сигналов, увеличенного в 2 раз.

Пневматический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Пневматический аналоговый сигнал, равньй X от диапазона дх (О х 1), поступает по входному каналу преобразователя на элемент 12-1 сравнения блока 3, где сравнивается с эталон- ньм сигналом 1/2 задат чика 15.

При X 1/2 на выходе этого элемента сравнения формируется единичный дискретный сигнал А 1, переключающий реле первого каскада 14, 14, 14.J дополнительных коммутаторов в блоке 3. В этом случае на элемент 12,2 сравнения этого же блока для сравнения с сигналом X поступает эталонный сигнал 3/4 задатчика 15. В противном случае (при А 0) реле подключает к элементу 12 сравнения эталонный сигнал 1/4 задатчика 15.

В зависимости от результатов сравнения сигналов на элементе 12 формируется дискретный сигнал А. При Aj 1 через реле 14 и 14, на второй вход элемента 12 сравнения блока 3 поступает один из эталонных сигналов 7/8 (при At 1), 3/8 или 3/8 (при А ). Если же А.0, то реле 14g и 14, подключают к этому входу один из эталонных сигналов 5/8 (при Ai 1) или 1/3 (при ).

В зависимости от соотношения величин входного сигнала х и эталонного сигнала, подключаемого на второй вход элемента 12 сравнения дополнительным коммутатором 11 блока 3, формируется дискретный сигнал О или 1 в выходном канале А преобразователя.

В общем случае дискретный сигнал в выходном канале Ац блока 3 формируется в результате сравнерия входного сигнала х и эталонного сигнапа, поступающего с выхода (N-l)-oro до312

полнительного коммутатора. Причем данный коммутатор, управляемый сигналами, установившимися в выходных каналах предыдущих старших разрядов, вьщает эталонный сигнал ( +)-2, где j - цифровой эквивалент кода, образованного сигналами в предьщущих разрядах. Например, если N 4, Aj Aj, 1, А О, то цифровой эквивалент двоичного трехразрядного кода j равен 6, При этом трвтий дополнительный коммутатор подключает для сравнения с сигналом х эталонньй сигнал 13/16, который является наибольшим из эталонных сигналов , ком- мутируемых с первого по (N-1)-й дополнительными коммутаторами, не пре- вьшающих сигнал х.

Происходящий в блоке 3 процесс поразрядного сравнения входного и эталонных сигналов с выбором последующих эталонов на основании результа- i та сравнения в предьщущих старших j разрядах приводит к формированию ко- ;да наибольшего из эталонных сигналов не превьшгающих по величине входной сигнал X. Этот код представляется Сигналами А, А,..., А,.

Одновременно с появлением данных сигналов, эталонный сигнал х, со- ответствующий этому коду и равный по величине

х Г А„ 2

п-1

через реле коммутатора 9 эталонов блока 3 поступает на отрицательный вход алгебраического сумматора 6, На выходе сумматора отрабатывается при этом аналоговый сигнал у, равньм по величине

у (х-Хэ).

Сигнал у поступает на блок 4 формирования средней группы разрядов, в котором так же, как и в блоке 3, формируются дискретные сигналы ,

г

«

т

кода наибольшего из

эталонных сигналов, не превосходящих по величине сигнала у , а соответствующий эталонный сигнал у J м

У, 11 А.... 2

-и

Ъ - Wi-n

передается на выход 102 блока 4 через коммутатор эталонов этого блока. Сигнал у поступает на входы повто- рителей со сдвигом блока 2. На выходах повторителей блока 2 отрабатываются сигналы 2 +1 2

334

у, 4-:2 2- Л.... У, + (2 -0-2- которые так же, как и сигнал у, передаются на блок 5 формирования младшей группы разрядов.

В блоке 5 происходит процесс поразрядного сравнения сигнала у с выходными сигналами повтооителей. аналогичный процессу, происходящему в блоках 3 и 4. В результате в блоке 5 формируются дискретные сигналы А , А2ц42 A2N+M кода наибольшего из выходных сигналов повторителей, не превосходящих по величине сигнал у. При этом величина разности между сигналом у и соответствующим коду выходным сигналом повторителя обязательно будет меньше шага настройки сдвига повторителей , что выражается соотношением

0 У-(УЗ+Г А,

)-N-ni

)2- :

-N-m

После подстановки вышеприведенных вьфажений для величин У и у, а также деления каждой части соотношения на величину 2 образуется соотношение

0 X - г А,.2- 2

П-1

Отсюда следует, что

2NtM

X Ц 2-%t ,

где - погрешность квантования, причем 0 .

Таким образом, в выходных каналах 8 преобразователя устанавливаются сигналы двоичного кода величины входного сигнала х, ограниченного 2 N+M и разрядами.

Формула изобретения

Пневматический аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок за- датчиков эталонов, блок повторителей со сдвигом, идентично выполненные блоки формирования старшей и средней групп разрядов, блок формирования младшей группы разрядов, выходные каналы преобразователя по числу 2 N+M двоичных разрядов, причем блок задат- чиков эталонов содержит 2 задатчи- ков, блок повторителей со сдвигом содержит повторителей со сдвигом, блоки формирования групп разрядов содержат элементы сравнения, первые входы которых в блоке формирования старшей группы разрядов соединены с входным каналом преобразователя и положительным входом алгебраического сумматора, а в блоках формирования средней и младшей групп разрядов - с выходом алгебраического сумматора, блоки формирования старгае й и средней групп разрядов содержат коммутаторы эталонов, выходы которых соединены с отрицатель ,ным входом сумматора и входами повторителей со сдвигом соответственно, отличающийся тем, что, с целью сокращения аппаратурньЕХ ват- рат, число элементов сравнения в блоках формирования старшей и средней групп разрядов выбрано равным по N, а в блоке формирования младшей группы разрядов - равным М, в каждый блок формирования группы разрядов введены дополнительные коммутаторы по числу элементов сравнения.в блоке, уменьшенному на единицу, причем каждый j-й введенньй в блок дополнительный коммутатор состоит из j каска,дов и содержит в J-M каскаде пневматических реле, управляющие входы которых соединены с выходом i-ro элемента сравнения этого же блока, нормально открытое и нормально закрытое сопла К-го реле в каскаде соответственно соединены с выходами (2К-1)-го и 2К-го реле предыдущего каскада, нормально открытое и нормально закрытое сопла К-го реле первого кас- гсада j-ro дополнительного коммутатора в блоках формирования старшей

Составитель Б,Шевченко Редактор Л.Повхан Техред ЛсСердюкова Корректор И.Муска

Заказ 7717/51 Тиралс 670Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

5

0

5

0

и средней групп разрядов соединены с выходами (2 +2К-1)го и (2 +2К)-го задатчиков, а в блоке формирования младшей группы разрядов - с выходами (2 +2К-2)-го и (2- +2К-1)-го повторителей со сдвигом, выход реле последнего каскада j-ro дополнительного коммутатора соединен с вторым входом (j+1)-ro элемента сравнения этого же блока, выход каждого из 2 N+M элементов сравнения соединен с соответствующим выходньм каналом преобразователя, каждый коммутатор эталонов в блоках формирования старшей и средней групп разрядов содержит N пневматических реле, последовательно соединенных путем подклю- чения выхода предыдущего реле к нормально открытому соплу последующего реле;, нормально закрытые сопла этих реле соединены с BTopbnvm входами, а управляющие входы этих реле - с вы- ходаью соответствующих эле1 ентов сравнения этого же блока, сопла первого реле каждого коммутатора эталонов соединены с выходами первого и второго задатчика соответственно, а выход последнего реле/- с выходом коммутатора эталонов, второй вход первого элемента сравнения в блоке формирования младшей группы разрядов соединен с выходом первого повторителя со сдвигом.

Изобретение относится к технике автоматического управления. Устройство содержит блок задатчиков 1, блок повторителей 2 со сдвигом и блоки формирования 3, 4, 5 старшей, средней и младшей групп разрядов. Si -iies Strsj Si с S (Л to 00 00 со filltft