Многоканальный преобразователь сопротивления в код Советский патент 1988 года по МПК G01R27/02 

Изобретение отнбсится к измери- тельной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и измерительных приборах для измере1шя активных сопротивлений ,

Цель изобретения повышение точности преобразования о

На фиг, 1 приведена блок-схема многоканального преобразователя сопротивления, в код; на фиг 2 - струю турная схема блока управления и обработки информации5 на фиг„ 3 - временная диаграмма, поясняющая работу преобразователя.

Многоканальный преобразователь содержит источник 1 постоянного то- ка,- п каналов, каждый из которых содержит ключи 2-1 - 2-п и 3-1 - З-п клеммы для подютючения измерительных резисторов 4-1 - 4-Пэ образцовый резистор Sj интегратор 6, разрядньй ключ 7s дополнительные ключи 8 и 9, инвертор 10, блок П сравнения, триггер 12 и блок 13 управления и обра-. ботки информации о К,Кц сопротивления измерительных резисторов 4-1 - соответственно в каналах с первого по а-й Rо сопротивление образцового резистора 5 (фиго 1)о i

В многоканальном преобразователе выходы первых ключей 2-1 - 2-п сое- , с входами вторых ключей - 3-п и с первыми клеммами для подключения измерительных резисторов соответственно, а управляющие входы первых ключей в каждом из каналов подключены соответственно к тактируюшлм выходам блока 13 управления и обра- . информации. Управляющий вход , разрядного ключа 7 соединен с вторым выходом блока 13 управления и обработки информации. Входы первых ключей 2-1 - 2-п соединены с незаземлен ным вьтодом источника 1 постоянного тока, заземленный вывод которого соединен с одним из выводов образцовог резистора 5, подключенного другим BbH водом к вторым клеммам для подключения измерит е,пьных резисторов 4 - 4-П9 к входам интегратора 6 и первого дополнительного ключа 9, выход которого соединен с входом интегратора 10 и выходом второго дополнительного ключа 8, вход которого соединен с выходами вторых ключей 3- - 3-п.

j

25

- о jr,

11684 2

I Выход инвертора 10 соединен с

одним входом блока JJ сравнения, другой вход которого подключен к выходу интегратора 6, а выход блока IJ сравнения соединен со счетньтм входом триггера 12, вход сброса которого и управляющий вход первого дополнительного ключа 9,соединены соответствен- IQ но с третьим и первь м выходами блока 13 управления и обработки информации, вход которого соединен с выходом триггера J2 и с управляющим входом второго дополнительного ключа 8,

15 Блок J3 управления и обработки информации содержит генератор 4 импульсов, делитель J5 частоты, элемент J6 совпадения, распределитель 37 импульсов, триггеры 18 и 19, формирова20 тель 20 импульсов разряда, ждущие мультивибраторы 21-23, блоки 24 и 25 сброса, блок 26 запуска, переключатель 27 АВТ, элемент 28 сборки, ключ 29, счетчик 30 импульсов и блок 3J считывания информации.

Выход генератора J4 импульсов соединен с входом ключа 29 и через делитель J5 частоты с одним из входов элемента J 6 совпадения, другой вход которого соединен с выходом первого триггера 18, Выход элемента 16 совпадения подключен к входу распредели-. теля 17 импульсов, выходы которого . соединены с информационными входами

35 блока 31 считывания информации и являются тактирующими выходами блока J3, Входы Сброс счетчика 30 имлуль сов и второго триггера J9 соединены с выходом элемента 28 сб.орки и явля40 ются вторым выходом блока J3 управления и обработки информации, п-й выход распределителя 7 импульсов соединен со счетным входом первого триггера 18 и через ждущий мульти45 вибратор 22 и переключатель 2,7 АВТ с входом блока 26 запуска. Первый выход блока 26 запуска через ждущий 1 1ультивибратор 23 подключен к входу Запуск первого триггера J8, рой через первый бдок 25 сброса - к входам Сброс первого триггера 18 и распределителя 17 импульсов и первому входу элемента 28 сборки, второй вход которого подключен к

55 выходу второго блока 24 сброса. Вход блока 13 соединен с вторым входом

30

второго триггера 19, с управляющими входами ключа 29 и блока 3J считьша- иия информации и с входом второго

3u

ждущего мультивибратора 21, вход которого соединен с входом второго блока 24 сброса. Выход ключа 29 подключен к входу счетчика 30 импульсов, выход которого соединен с вторым информационным входом блока 3J считывания информации, выход которог является четвертым выходом блока 13 управления и обработки информации.

Многоканальный преобразователь работает следующим образом.

Блок 13 управления и обработки информации вьщает с выходов J-n последовательность тактирующих импульсов длительностью Т,, Т,...,Т„ (фиг. За, б, в), предназначенных для поочередного подключения выводов резисторов 4-1 - к стабилизатору 1 постоянного тока и одновременно к входу ключа 8, с первого выхода - импульсы длительностью t, tp. t (фиг, Зк), предназначенные для управления работой ключа 8, с второго выхода - импульсы для управления разрядным ключом 7, с четвертого выхода информацию о параметрах и номерах опрашиваемых датчиков, а на вход поступает информация с выхода триггера 12,

Запуск преобразователя может осуществляться вручную или автоматически, В автоматическом режиме переключатель 27 АВТ находится в замкнутом состоянии. Перед началом измерения осуществляется установка всех триггеров 12, 8 и J9, счетчика 30 и рас пределителя в нулевые состояния следующим образом.

Сигнал с выхода блока 25 сброса в течение интервала времени tj (фНГ| Зб) вырабатывае юго ждущим tvryHbTHBH6paTopoM 23, проходя через элемент 28 сборки, осуществляет сбро состояний счетчика 30, распределителя J7 и триггеров 12, 18 и 19, По заднему фронту импульса t. осуществляется переброс триггера J8 в 1 (фиг, Зв), При этом на один из входов элемента J6 совпадения с момента t поступает сигнал 2, На другой вход этого элемента подается сигнал с выхода генератора 34 импульсов после соответствующего деления в делителе 15 (Фпг, Зд), I

С выхода элемента J6 совпадения

поступают импульсы на вход распределителя 37, который вьщает сдвину11684

4.

тые во времени тактирующие импульсы Т,, Т,,,,,Т„ (фиг. За, б, в), поступающие на тактир тощие выходы блока

13 для соответствующего управления ключа ш 2-1 - 2-п и 3-J - 3-п, временно сигналы с выхода элемента 16 совпадения (фиг, Зд) подаются на один из входов второго триггера 19,

С приходом первого тактирующего импульса (фи1 , Зв) на управляющие входы ключей 2-1 и 3-1 они обеспечивают подключение выводов первого резистора 4-1 к источнику 1 постоянного тока и одновременно к входу дополнительного ключа В, На управляющий вход дополнительного ключа 8 в момент t, (фиг, Зк) поступает сигнал, кото- рый вызьшает его открытие и подачу

-напряжения loRo на вход инвертора 10, с выхода которого сигнал подается на один из входов блока 11 сравнения, на вход интегратора подается напряжение loRo. В момент tg (фиг, Зи)

фиксируется равенство вьгходного напряжения интегратора 6 и напряжения -loRo, Для этого момента справедливо равенство

30

То

I. -f- Uo -IoR,

(1)

где Т - постоянная интегратора 6;

TO, - время заряда интегратора 6 до напряжения

UQ - начальное выходное напряжение интегратора В момент t на выходе блока 11

сравнения формируется сигнал 1

который осуществляет переброс триггера J2 в состояние 1 (фиг, 3л), Выходной сигнал триггера 12 поступа - ет на вход блока 13 управления и обработки информации, где подается на другой раздельный вход триггера 9. осуществляя его возврат в состояние О и закрывание ключа 9, Одновременно сигнал с выхода триггера 12 поступает на управляющий вход ключа 8, осуществляя подключение напряже-, НИН TO (RC + К-) после соответств тоще- го инвертирования в блоке 10 на вход блока 11 сравнения. Теперь заряд тегратора 6 продолжается до тех пор,

пока не будет выполнено равенство

- I,R,dt + и, -I(R,+R,) т„(2)

время заряда интегратора (от значения , до -IO(RO + R), равное т

ta-tr.

t- происходит срабатываI1 сравнения, который осупереброс триггера 12 в со

о

что вызывает закрывание

Из выражения (1) и (2) сле я

R,,

(3)

вход разрядного ключа 7 для разряда интегратора 6.

Таким образом, преобразователь позволяет осуществить многоканальное преобразование сопротивлений в код. Значение кода, зафиксированное при опросе первого канала, равно

N,

RoT,.

(5)

Изббретение может быть использовано в информационно-измерительных системах и измерительных приборах для .измерения активных сопротивлений. Многоканальный преобразователь (МКП) сопротивления в код содержит источн1-1К 1 постоянного тока, блок (Б) 11 сравнения, Б интегрирования, п каналов, каждьй из которых содержит ключи 2- 1 - 2-п, 3-1 - 3-п, клеммы для подключения измеряемьк резисторов 4-1 - 4-п, образцовый резистор 5, инвертор 10, триггер 12, разрядный ключ 7, Б 13 управления и обработки информации, электрическая схема которого приведена в описании изобретения. МКП имеет высокую точность преобразования. 1 з.п. ф-лы, З.ил,

где t - измеряемъ й интервал времени, пропррциональный величине сопротивления R в первом канале, В общем виде для п-го канала

, ,

(4) . 20

25 30

где t - измеряемый интервал времени, пропорциональный величине сопротивления К„ в п-м канале.

В момент tj осуществляется открывание ключа 8, и счетные импульсы поступают с выхода генератора 14 на вход счетчикаэ который .перед началом измерения при поступ.пении сигна- л.а 1 на шину сброса был установлен в исходное состояние,

По заднему фронту сигнала с вьгхо- да триггера 12, поступающему на управляющий вход блока 31 считьшания, обеспечивается считывание -кодовой информации с выхода счетчика 30 и тактирующих выходов блока 13 управления и обработки информаид1и о номере опрашиваемого датчика на вход ЭВМ. После считывания информации через интервал t,, формируемый ждущим мультивибратором 21, осуществляется сброс состояния триггеров 12, 18 и 19, счетчика 30 и распределителя 17, По заднему фронту импульса t. блок 24 сброса осуществляет формирование импульса сброса, который, проходя через элемент 28 сборки, осуществляет сброс состояний триггеров, счетчи ка и распределителя,

Дальнейшая работа устройства по измерению сопротивлений в остальных каналах происходит аналогичным образом. Сигнал с выхода элемента 28 сборки осуществляет в блоке 20 формирование сигнала на выходе блока .13, которьш поступает на управляющий

где Тэ - период генератора 14. 15 Для п-го канала

N.

Ки-г оТэ

(6)

где NM число импульсов в счетчике 30, пропорциональное значению К„ резистора . После опроса в-го датчика по зад- нему фронту сигнала Т„ (фиг. Зз) с выхода распределителя 17 осуществляется возврат триггера 18 в исходное состояние. Через интервал времени t ; вырабатываемый ждущим мультивиб- раторрм 22, при замкнутом положении переключателя 27 АВТ.осуществляется подача разрешающего сигнала на блок 26 запуска, который через блок 25 сброса в течение интервала времени

35 -зг

выполняет сброс состояний триггеров 12, 18 и 19, счетчика 30 и распределителя 17,

Начинается новый цикл измерений. Блок 31 считывания информации осуще- 40 ствляет выдачу информации о значении контролируемых параметров и, соответственно, о номерах опрашиваемых дат- .чиков по сигналу формируемому на входе блока 13 управления И обработки 45 информации.

Формула изобретения

чения измеряемого резистора каждого канала соединены между собой, а выходы первых ключей в каждом из каналов подключены к одному из выводов источника постоянного тока, а управляю- щке входы ключей в каждом из каналов подключены соответственно к тактирующим- выходам блока управления и обработки информации, два дополнительных ключа, управляющий вход первого из ко которых соединен с первым выходом блока управления и обработки информации, отличающийся .тем, что, с целью повьшения точности преобразования, в него введены образцовый резистор, инвертор, триггер, разрядный ключ, при этом объединенные выходы вторых ключей в каждом из каналов подключены к входу второго дополнительного ключа, выход которого соединен с выходом первого дополнительного ключа и через инвертор - с одним входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом бло- ка интегрирования, параллельно которому включен разрядный ключ, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления и обработки инфорь ации, а выход блока сравнения - со счетным входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом второго дополнительного ключа и с входом блока управления и обработки информации, третий выход которого соединен с другим входом триггера, а объединенные вторые выводы измерительных резисторов, соединенных с входом первого допол- нительного ключа, через образцовый резистор соединены с другим выводом источника посто.янного тока -и общей шиной, а четвертый выход блока управления и обработки информации является выходом преобразователя.

4116848

тивибратора, два блока сброса, элемент сборки, формирователь импульсов разряда, блок запуска, переключатель, причем выход генератора импульсов соединен с входом ключа и- через делитель частоты с одним из входов элемента совпадения, другой вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход элемента совпадения соединен с первым входом второго триггера, выход которого является первым выходом блока управления и обработки информации, и входом распределителя

0

5

0

5

0

5

0

импульсов, п выходов которого являются тактирующими выходами блока управления и обработки информации и соединены с п информационными входами блока считывания информации, причем п-й .выход распределителя импульсов соединен со счетным входом первого триггера и через последовательно соединенные первый ждущий мультивибратор и переключатель с входом блока за пуска, выход формирователя импульсов разряда является вторым выходом блока управления и обработки информации, а вход соединен с входом Сброс счетчика импульсов и второго триггера, .с выходом элемента сборки и является третьим выходом блока управления и обработки информации, первьй выход блока запуска через второй ждущий мультивибратор соединен с входом Запуск первого триггера, а второй через первьй блок сброса - с входами Сброс первого триггера и распределителя импульсов, первым входом элемента сборки, второй вход которого соединен с выходом второго блока сброса, вход которого соединен с выходом третьего ждущего мультивибратора, а вход блока управления и обработки информации соединен с вторым .входом второго триггера, с входом третьего ждущего мультивибратораj с входом блока считывания информации и с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выход которого подключен к второму информационному входу блока считывания информации, выход которого является четвертым выходом блока управления и обработки инф.ормации.

/ l П

-Bfc- rm :&b.

I ,; -I I I ff) i

r--tH%1-

Krtt tii;;

..ц1.x ,т;,рья-«

idii«k,Jl

4

i

,U