Преобразователь сигналов датчиков переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H03M1/16 

увеличения диапазона частот преобразуемых сигналов. Преобразователь сигналов датчиков переменного тока содержит датчик 1, коммутатор 2, два выпрямителя ЗиЛ, два интегратора 5 и 6, два кхтча 7 и 8, аналого-цифровой преобразователь 9, цифроаналого- вый преобразователь 10, запоминающий регистр II, две группы 12 и 13 элементов И, группу 14 элементов ИЛИ, источник 15 напряжения переменного тока и блок 16 управления, выполнен- ньш на усилителе-ограничителе, реверсивном счетчике,двух инверторах,трех

1

Изобретение относится к автойати- ке и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах с преобразованием сигналов в цифровой код.

Цель изобретения - расширение облает применения за счет увеличения диапазона частот преобразуемых сигналов.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - функциональная схема блока управления.

Преобразователь сигналов датчиков переменного тока (фиг.1) содержит датчик 1, коммутатор 2, два выпрямителя 3 и 4, два интегратора 5 и 6, два ключа 7 и 8, аналого-цифровой преобразователь 9 (АЦП), цифроанало- говый преобразователь 10 (ЦАП), регистр 11, две группы 12 и 13 элементов И, группу 14 элементов ИЛИ, источник 15 напряжения переменного тока и блок 16 управления (фиг.2),вы- полненньш на усилителе-ограничителе 17, реверсивном счетчике 18, двух инверторах 19 и 20, трех элементах И 21 - 23, пяти триггерах 24-28, компараторе 29, счетчике 30, двух дешифраторах 31 и 32, группе 33 элемен гпп ЯПИ, генераторе 34 импульсов, диух дифференцирующих цепях 35 и 36, Д1зух элементах ИПИ 37 и 38 и делителе- 39 напряжения.

элементах И, пяти триггерах, компараторе, счетчике, двух дешифраторах, группе элементов ИЛИ, генераторе импульсов, двух дифференцирующих цепях, двух элементах ИЛИ и делителе напряжения. Введение в блок управления определенного порога сравнения компаратора, независящего от частоты преобразуемого сигнала, а также изменение структуры и алгоритма работы блока управления позволяет увеличить диапазон частот преобразуемых сигналов с сохранением точности преобразования. 2 ил.

5

0 6

5

Преобразователь сигналов датчиков переменного тока работает следующим образом.

Преобразователь содержит два измерительных канала: сигнальньй и опорный. Сигнальнъш канал включает коммутатор 2, выпрямитель 3, ключ 7 и интегратор 5, а опорный канал - выпрямитель 4,ключ 8, интегратор 6 и циф- роаналоговый преобразователь 10.

В сигнальном канале происходит выпрямление и интегрирование поочередно сигнала с выхода датчика 1 и напряжения, питающего датчик, с выхода Сигнального канала вьтрямленный сигнал подается на измерительный вход АЦП 9. В опорном канале происходит выпрямление, интегрирование напряжения переменного тока, питающего датчик , а также автоматическая регулировка коэффициента передачи канала подачей двоичного кода на цифровые входы ЦАП 10. Выход опорного канала подалючен к опорному входу АЦП 9.

Преобразование сигнала осуществляется в два цикла. В первом цикле оп-, ределяется величина отношения коэф- фшдиентов передачи сигнального и опорного каналов. Во втором цикле определяется велич1ша отношения сигнала с выхода датчика к напряжению питания датчика с учетом величины отношения коэффициентов передачи сигнального и опорного каналов, полученной в первом цикле.

Сигнал с выхода усилителя-ограни- -чителя 17 устанавливает триггер 25 в состояние l и следующим перепадом через элемент И 21 устанавливает в 1 триггер 26. Сигнал с последнего открывает ключи 7 и 8 и выпрямленные сигналы сигнального и опорного каналов поступают на входы интеграторов 5 и 6 соответственно. При этом сигна- лом с триггера 27 коммутатор 2 подключает на вход выпрямителя сигнального канала напряжение с источника 15 напряжения переменного тока, в опор- ном канале через вторую группу 13 элементов И и группу 14 элементов ИЛИ устанавливается коэффициент передачи ЦАП 10, равный единице, а реверсивный счетчик 18 устанавливается в режим суммирования.

При достижении на выходе интегратора 5 напряжения, равного --- (U, максимальное значение шкалы преобразования) и задаваемого делителем 39 напряжения, на выходе компаратора 29 формируется потенциал, соответствующий 1, который воздействует на информационный вход триггера 24.

Одновременно с поступлением сигна- лов на входы интеграторов 5 и 6 импульсы с выхода усилителя-ограничителя I7 подаются на тактовый вход реверсивного счетчика 18. Сигналы выходов счетчика 18 подаются на входы дешифратора 32, который дешифрирует числа, кратные 2 , где m 0,1,2... Сигналы с выхода дешифратора 32 через элементы 33 и 38 и дифференцирующую цепь 35 поступают на тактовый вход триггера 24. При наличии 1 на информационном входе триггера 24 он устанавливается в состояние I.

Таким образом, триггер 24 срабатывает при наличии на выходе интегра-

тора 5 напряжения, равного---, и наличии в счетчике 18 числа, кратного 2 . Сигнал с выхода триггера 24 через схему ИЛИ 37 устанавливает триг- геры 25 и 26 в состояние О, а триггер 28 - в состояние 1. При этом прекращается подачи импульсов с усилителя-ограничителя 17 на вход счетчика 18, размыкаются ключи 7 и 8, пе- реводя интеграторы 5 и 6 в режим хранения, и переводится в режим счета счетчик 30, на тактовый вход которого подаются импульсы с генератора 34

0 5 0

5

0 5 0

5

0 5

импульсов. С выхода счетчика 30 сигналы подаются на дешифратор 31, кото- рьй последовательно формирует управляющие импульсы. С третьего выхода дешифратора осуществляется запуск. АПП 9, с четвертого выхода - восстановление интеграторов, с первого выхода сигнал через элемент И 27 устанавливает триггер 27 в состояние 1, при этом через коммутатор 2 на вход выпрямителя 3 сигнального канала подается напряжение с выхода датчика I, с второго выхода дешифратора триггеры 24 и 28 устанавливаются в исходное нулевое состояние.

На этом первый цикл преобразования заканчивается. В результате преобразования получается код отношения;

UnxT к

г,

Un«T-K, K,.K,

где К - коэффициент передачи сигнального тракта;

К - коэффициент передачи опорного тракта до ЦАП 10; К - коэффициент передачи ЦАП 10; К - коэффициент передачи ЦАП в

составе АЦП;

Upj, - напряжение источника, питающего датчик.

Полученный код из АЦП 9 записывается в регистр II. Во втором цикле на вход сигнального канала через коммутатор 2 подается сигнал с выхода датчика, сигналом с инвертора 20 на вход ЦАП 10 подается код с регистра II через группу 12 элементов И и группу 14 элементов ИЛИ, а счетчик 18 переводится в режим вычитания.

При установке триггера 26 в состояние 1 открываются ключи 7 и 8, а на счетчик 18 поступают импульсы с усилителя-ограничителя 17 через элемент И 21. Интегрирование в сигнальном и опорном каналах производится до тех пор, пока не об- нулится счетчик 18. При этом с выхода дешифратора 32 через дифференцирующую цепь 36 и элемент ИЛИ 37 устанавливается в 1 триггер 28 н устанавливаются в О триггеры 25 и 26. Сигнал с выхода триггера 28 устанавливает счетчик 30 в режим счета. Дешифратором 31 формируются управляющие сигналы запуска АЦП 9, восстановления интеграторов 5 и 6 и сигналы, устанавливающие триггеры 24 и 28 и (через инвертор 19 и элемент 23 И) 27 в

513325316

состояние О. На этом второй циклформационному входу коммутатора, к

нреобразопапип заканчивается.входу второго В11трямителя и к первому входу блока управле}1ия, первый

В Ч -зульгате преобразования во вто- выход которого соединен с тактовым

ром цикле получается код отношениявходом аналого-цифрового преобразоваУЭ К. теля, второй выход - с входом управ 2 и,-Kj К , К Ленин коммутатором и с вторыми входа У1 1 K.j. изми элементов И второй группы, третий

Ur,j,,-К.;-К, Кц К( йпит 10выход - с входами управления первого

где Ug - напряжение с выхода датчика.и второго ключей, четвертый выход Таким образом, в результате преоб-с входами обнуления первого и второразования получаем код, эквивалент-го интеграторов, пятый выход - с втоUgрыми входами элементов И первой групный отношеншо -г, который не завии,15 пы, отличающийся тем,

СНГ от коэф4)ицие}м-ов передачи сиг- что, с целью расширения области при- иалыюго и опорного каналов. При этом менения за счет увеличения диапазона благодаря формированию в схеме управ- частот преобразуемых сигналов, блок пения времени интегрирования, незна- управления выполнен на усилителе-ог- чительно.изменяющегося при изменении 20 раничителе, реверсивном счетчике, частоты в широком диапазоне, абсолют- двух дешифраторах, пяти триггерах, ное значение величины сигнала на вьгхо- генераторе импульсов, счетчике, трех дё интеграторов опорного и сигнального элементах И, двух дифференцирующих каналов изменяется также незначительно. цепях, двух элементах ИЛИ, второй Следоиательно,изменение частоты поеоб-25 группе элементов ИЛИ, двух инверто- разуемьгх сигналов в широком диапазоне рах, делителе напряжения и компарато- лс нлияетна точность преобразования. ре, первый вход которого соединен с Формула изобретения выходом первого интегратора, второй

Преобразователь сигналов датчиков вход компаратора соединен с выходом переменного тока, содержащий блок уп- 30 делителя напряжения, вход которого равлеиия, последовательно соединенные подключен к входной шине опорного на- датчик, коммутатор, первый выпрями- пряжения, выход компаратора соединен тель, первый кточ и первый интегра- с информационным входом первого триг- тор, выход которого соединен с изме- гера, выход которого подключен к пер- рительным входом аналого-цифрового 35 входам первых элементов ИЛИ и И преобразователя, последовательно сое- и через нервый инвертор к первому диненпые второй выпрямитель, второй входу второго элемента И, вторые вхо- ключ и второй интегратор, вькод кото- ды первого и второго элементов И рого подключен к опорному входу циф- объединены и подключены к первому вы- роаналогового преобразователя, выход 40 оду первого дешифратора, а их выхо- которого соединен с опорным входом ДЫ соответственно соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, установки в 1 ив О второго триг- выходы которого подключены к соот- гера, выход которого соединен с вхо- ветствующим входам регистра и являют- дом управления режимом счета ревер- ся выходной шиной, выходы регистра 45 сивного счетчика, с входом второго соединены с соответствующими первыми инвертора и является вторым выходом входами элементов И первой группы, блока, вход усилителя-ограничителя выходы которых соединены с соответ- является первым входом блока, а вы- ствующими первыми входами элемен- ход соединен с тактовыми входами тре- тон lillH первой группы, выходы которых gg тьего триггера и с первым входом тре- нодключены к соответствующим цифровым тьего элемента И, выход которого под- входпм цифроаиплогового преобразова- ключен к тактовому входу четвертого /ег;я, а вторг е входы соединены с со- триггера, выход которого является отистотпующпми выходами элементов И третьим выходом блока, тактовый вход iTopoH групп,;, первые входы которых gg реверсивного счетчика соединен с вы- оОъединены и подключены к шине пита- ходом третьего элемента И, а выходы , ц-сточиш-; напряжения переменно- соответственно подключены к входам го токэ, которого подключен к второго дешифратора, первый выход ко- пходу nHTaiuiH датчика, к второму ин- торого через первую дифференцирующую

713

цепь соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, вторые выходы второго дешифратора соединены через вторую группу элементов ИЛИ с соответ

ствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого через вторую дифференцирующую цепь соединен с тактовым входом первого триггера, вход установки в О которого объеди- иен с одноименным входом пятого триггера и подключен к второму выходу первого дешифратора, третий и четвер- тый выходы которого являются соответственно первым и четвертым выходами блока, а входы соответственно соединены с выходами счетчика, тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а вход разрешения счета - к выходу пятого триггера, тактовый вход которого объединен с вхо- даьш установки в О третьего и четвертого триггеров и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И,выход второго инвертора является пятым выходом блока.

9т9л.5

Редактор И.Шулла

Фиг..

Составитель Н.Капитанов

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3848/55 Тираж 901Подписное

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

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах с преобразованием сигналов в цифровой код. Цель изобретения - расширение области применения за счет /Ь/д i Л