Многоканальный аналого-цифровой преобразователь с гальванической развязкой Советский патент 1988 года по МПК H03M1/60 

(Pt/l.f

Iffy №Л

11

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода аналоговой информации в различных регулирующих и логических микропроцессорных контроллерах, а также в устройстве сбора информации.

Цель изобретения - повышение точности преобразования и уменьшение потребляемой мощности.

На фиг. 1 представлена блок-схема многоканального аналого-цифрового преобразователя (А1Щ) с гальванической развязкой; на фиг. 2 - принципи- альная схема счетчика; на фиг. 3 принципиальная схема блока управления.

АЦП состоит из п преобразователей 1 напряжения в частоту (ПНЧ),п выпря (Мителей 2, п разделительных трансформаторов 3, каждьм из которых снабжен дополнительной обмоткой, двух коммутаторов 4 и 5, генератора 6 переменного напряжения, счетчика 7 и .блока 8 управления.

Узлы, входящие в состав предлагаемого АЦП, могут быть выполнены любым известным способом. ПНЧ 1 может быть выполнен на микросхеме КР 1108ПП1 и RC-элементах, выпрямитель 2 - на полупроводниковых диодах и конденсаторах, разделительный трансформатор 3 - на ферритовом кольце, счетчик 7 на элементе 2И-НЕ и двоичных счетчиках.

Блок 8 управления может быть реализован в виде схемы, содержащей генератор 9, счетчик 10, первый 11 и второй 12 D-триггеры и регистр 13.

Устройство работает следующим образом.

Микропроцессор ипи логическое устройство для выполнения цикла измерения кратковременно /устанавливает на шине управления код опрашиваемого канала, например первого, поступающий на входы параллельной записи ре- гистра 13, и сигнал начала преобра- зования, поступающий на счетные входы D-триггеров 11 и 12 и вход разрешения установки геристра 13. Под воздействием этих сигналов в блоке 8 управления происходит запоминание кода опрашиваемого канала регистром 13, который поступает на входы уп- равления кo мyтaтopoв 4 и 5, открыва соответствующие каналы, и одновременно на выходах D-триггеров 11 и 12

д

5 ,

0 5

O

.

5

0

96i

устаиавлннамтся сигнллы упраплер{ия Сброс, оГхгуляющий счетчик 7, и Счет, pa: peшaюIЦИЙ счет при снятом сигнале Сброс, на инверсном в(1Еходе Г)-триггера 12 устанавливается низкий логи еский уровень, разрешающий заполнение счетчика 10 от генератора 9.

Переменное напряжение, вырабатываемое генератором 6, через открытый первый канал коммутатора 5 и первый разделительный трансформатор 3 поступает на вход первого выпрямителя 2, вькодное напряжение которого поступает на цепи питания ПНЧ 1, на выходе которого появляется логический сигнал с частотой, пропорциональной входному сигналу ПНЧ 1. Выходной сигнал ПНЧ 1 поступает на дополнительную обмотку второго разделительного трансформатора 3, передается на выход через этот трансформатор и через открытый первый канал коммутатора 4 на вход счетчика 7.

Под воздействием импульсов генератора 9 счетчик 10 начинает заполняться и через интервал времени t, на выходе Q, счетчика 10 устанавливается высокий логический уровень, сбра- сьшающий D-триггер 11, в результате снимается сигнал Сброс, после чего начинается заполнение счетчика 7 под воздействием импульсов ПНЧ 1, поступающих на вход счетчика 7. Через интервал времени t после снятия сигнала Сброс на выходе Q счетчика 10 устанавливается высокий логический уровень, сбрасывающий D-триггер 12, в результате чего снимается сигнал Счет и обнуляется счетчик 10. После снятия сигнала Счет заполнение счетчика 7 прекращается и на его выходе присутствует код, пропорцио- нальньв входному сигналу и поступаю- пщй на шину данных. Последующие циклы измерения происходя г аналогично. Следовательно, счетчик 7 подсчитывает импульсы ПНЧ 1 за фиксированный интервал времени t, в результате чего по истечении времени t на выходе счетчика устанавливается код, про- порциона.пьньш частоте выходного сигнала ПНЧ 1 первого канала, а следовательно , входному сигналу первого .

Интервал времени с является под- 1 оговленньм, та это время заканчиваются переходные процессы в ПНЧ после включения напряжения питания, которые могут ухудшать точность преобразования.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение точности преобразования за счет исключения погрешности аналоговых гальванических разделителей (усилителей постоянного тока с гальваническим разделением), снижение потребляемой преобразователем мощности за счет исключения аналоговых гальванических разделителей, требующих постоянного питания, и подключе- ния напряжения питания к ПНЧ опрашиваемого канала только на время преобразования.

Формула изобретения

1. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь с гальванической развязкой, содержащий генератор переменного напряжения, первый преобразователь напряжения в частоту, первый коммутатор, счетчик, выходы которого являются шиной данных, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, второй выход - с управляющим входом счетчика, вход является шиной управления, а в каждом канале выход разделительного трансформатора соединен с входом выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точнос- ти преобразования и уменьшения потребляемой мощности, в него введены п-1 преобразователей напряжения в частоту, где п - число каналов многоканального аналого-цифрового преобразователя, второй коммутатор, каждый разделительный трансформатор выполQг 0

5

0

5

0

информационный вход каждого преобразователя напряжения в частоту является входной шиной соответствующего канала, вход питания - соединен с выходом выпрямителя данного канала, а выход каждого, кроме последнего, преобразователя напряжения в частоту подключен к дополнительному входу разделительного трансформатора следующего каналя, выход преобразователя напряжения в частоту последнего канала соединен с дополнительным входом разделительного трансформатора первого канала, основные входы разделительных трансформаторов каналов соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, i-й вход, кроме последнего, второго коммутатора объединен с основным входом разделительного трансформатора i-1-l канала, последний вход - с основным входом разделительного трансформатора первого канала, а выход второго коммутатора соединен с информационным входом счетчика, при этом управляющий вход второго коммутатора объединен с управляющим входом первого коммутатора.

2. Преобразователь, отличающийся тем, что блок управления выполнен на генераторе, счетчике, двух D-триггерах и регистре, цифровой вход которого и вход разрешения установки являются входом блока, выход является первым выходом блока, вход разрешения установки объединен с С-входами D-триггеров, выходы которых являются вторым выходом блока, R-входы подключены к соответствующим выходам счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора, а вход сброса - с ииверсным выходом

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - повьшение точности преобразования и уменьшение потребляемой мощности устройства. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь содержит п преобразователей 1 напряжения в частоту, п раздели- тельных трансформаторов 3, п вьтря- мителей 2 (п - число каналов), коммутаторы 4, 5, счетчик 7 и блок 8 управления, генератор 6 переменного напряжения. В изобретении повышена точность преобразования за счет исключения погреишости аналоговых гальванических разделителей (усилителей постоянного тока с гальваническим разделителем), снижена потребляемая мощность за счет исключения аналоговых гальванических разделителей, требующих постоянного питания, и подключения напряжения питания к преобразователю напряжения в частоту опрашиваемого канала только на время преобразования, 1 з.п. фппы, 3 ил. (О (Л

нен с дополнительной обмоткой, являю- ., первого D-триггера. D-входы триггещеися дополнительным входом разделительного трансформатора, при этом

ров соединены единицы,

с П1ИНОЙ логической

ров соединены единицы,

с П1ИНОЙ логической

r.

i

cSpoc

фиг. Z

cr

.SM.