Устройство для преобразования аналогового сигнала оптического датчика в цифровой код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/12 

Изобретение относится к измерительной те хнике и может найти приме нение в устройствах преобразования формы информахщи.

Целью изобретения .является повы- шение точнос и преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика.

На,фиг,1 представлена функциональ нал схема устройства преобразования аналогового сигнала оптического датчика в цифровой КОД} на фиг.2 - временные диаграммы работы логического блокаi на фиг.З - график работы пре- образователя. I Устройство содержит оптический I датчик 1 с выходом по напряжению, I подключенньш через масштабный усили- I тель -2 к входам.ключей 3 и 4, вькод I первого из которых соединен с. вторым i выводом резистора 5 и входом ключа 6 J- выход которого подключен к. входу ин- ; тегратора 7 и выходам ключей 8-10.

При этом управляющий вход ключа 9 : соединен с четвертым выходом.логи- I ческого блока t1, а вход - с выходом I инвертора 12, вход которого подклю- : чен к первым выводам резисторов 5 и 13, второй вьшод последнего из кото рых связан с входом ключа .ТО и вы- ходом ключа 4.

Управляющий вход ключа 4 подключены к управляющему входу кЛюча 6 и шестому выходу логического блока 11.

Первый вход логического блока 11 соединен через нуль-орган 14 с::, выходом интегратора 7, второй вход - с выходом генератора 15 тактовых импульсов, третий вход - с выходом счетчика 16, первый вход - со входом счетчика 16, второй выход - с управляющими входами -ключей 3 и 10, третий выход - с управляющим входом ключа 8, а пятый выход через элемент 17 связи f с входом оптического датчика 1. Источник ISvonopHoro .напря- женин соединен с входом ключа 8.

. Устройство работает следующим образом. Пусть в начальный момент времени t -0 счетчик 16 и интегратор 7 обнулены, а ключи 3, 4, 6„ 8, .9 и 10 - разомкнуты. В первом интервале времени работы устройства С 0,Т.,/2 опти- ческий пятиик u fauAtsne. Trv,M«l,

ческий датчик установлен управляющим сигналом с пятого выхода логического блока 11 через элемент 17 связи в неактивное состояние и на входе масштабного усилителя 2 присутствует паразитное напряжение, представляюп е собой сумму напряжений входной помехи масштабного усилителя 2, включающей в себя шумы темнового тока оптического датчика и смещение нуля масштабного усилителя 2. Это напряжение усиливается масштабным ус илителем 2. Аналоговые ключи 3, 4, 6, 8,9 и 10 управляются сигналами с соответствующих выходов логического блока 11 так что в интервале времени О, ключи 3, 9 и 10 замкнуты, а ключи 4, 6 и В разомкнуты. При этом напряжение с выхода масштабного усилителя 2 через замкнутый ключ 3 и резистор 5 поступает на инверсный вход инвертора 12. Напряжение с выхода инвертора 12 через замкнутый ключ 9 поступает на вход интегратора 7, а через замкнутый ключ 10 и резистор 13 с. входа интегратора 7 - снова на инверсный вход инвертора 12.

При этом необходимо отметить, что ключи 6 и 10 должны быть двунаправ- ленного действия. Таким образом, инвертор 12 совместно с резисторами 5 и 13 образует инвертор напряжения, у которого резистор 5 находится во входной цепи, а резистор 13 - в це-. пи обратной связи. Напряжение, с выхода инвертора 12 интегрируется на интеграторе 7 до момента Т, /2.

В интервале времени Т.,/ 2; Т.; О; Т,/2 ключи 4, 6 и 9 замкнуты, а.ключи 3, 8 и 10 разомкнуты под воздействием управляющих сигналов с выходов логического блока 11, функционирующего .от генератора 15 тактовых импульсов. Напряжение с выхода масштабного усилителя .2 через замкнутьй ключ 4 и резистор 13 поступает на инверсный вход инвертора 12, Напряжение с выхода инвертора 12 через замкнутый ключ 9 поступает на вход интегратора 7, с выхода которого снова через замкнутый ключ 6 и второй резистор 5 поступает на инвер сный вход инвертора 12.

Таким образом, в интервале времени,, между выходом масштабного усилителя 2 и входом интегратора 7 включен инвертор напряжения, у которого резистор 13 находится во входной цепи, а резистбр 5 - в цепи. обратной связи. Причем.необходимо отметить, что напряжение с выхода инвертора 12 интегрируется на интегра314501104

ента вр меГГ посредством накоплений мента времени Т,.тактовьк импульсов за интервал вре В интервале времени 1,1, мениСт,Т. - to управляющий сигнал с выхода логического блока 11 через элемент 17 связи активирует оптический дйт- ник 1. На выходе масштабного усилителя 2 присутствует напряжение, пропор « -- -т ./хчч лига ЛС 0О1ЛиЯЛС ИНТЕ

циональное сумме напряжений ..оптичес- ю гратора характеризуется графиком III. кого датчика 1 и паразитного напря- К моменту Т, достигается сомпенса- жения, определяемого в основном шу- ция погрешности инвертирования напря- мом темнового тока оптического дат- жения U,, на выходе масштаб гГуси ючи 3 4 Т - лителя 2. связанной с отклонением ключи 3 4, 6 и 10 замкнуты, а клю- 15 притивлений резисторов 5. 13 от номи- чи 8 и 9 разомкнуты управляющими сиг- нала., налами логического блока П. Напряжение с выхода масштабного усилителя 2 через замкнутые ключи 3, 6 и 4, 10

Принцип действия преобразователя иллюстрируется графиками I и II, йредставленными на фиг.3.

В случае идеально точного инвертирования напряжение на выходе интеНачиная с момента времени Т, графики I и II сходятся в одну линию, поступает на вход интегратора 7, где 20 смещение которой относительно линии интегрируется до момента времени Т. . Ill по оси напряжений показывает ос- Гт tOi f 1/2}, таточную погрешность инвертирования U. Т Ди IT, , Т задаются логи- напряжения и„„ , а по оси времени - ческим блоком 11 путем подсчета ко- остаточную погрешность преобразова- личества тактовьк импульсов на выходе 25 ния в предлагаемом устройстве из-за генератора 15 тактовых импульсов, неточности инвертирования, например, посредством счетчика 16,

Начиная с момента времени Т,, клю- Ф о р м у-л а изобретения чи 3, 4, 6, 9 и 10 разомкнуты, а

30

ключ 8 замкнут под воздействием уп равляющих сигналов с выходов логического блока М. Оптический дат«тк t переводится в неактивное состояние управляющим сигналом, поступасоцим с пятого выхода логического бхгака 11 через злемент 17 связи, С выхода, источника 18 опорного напряжения через замкнутый ключ на вход интегратора 7 поступает напряжение обратного знака по отношению к напряжению оптического датчика 1 и интегрируется до момента Tj установления; на выходе интегратора 7 нулевого напряжения. Это

Устройство для преобразования логового сигнала оптического датчик в цифровдй код, содержащее логический блок, первый вход которого.соединен через нуль-орган с выходом интеграто- 35 ра, второй вход - с выходом генерато- ра тактовых импульсов, Tpe-bift вход - с выходом счетчика, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй, третий и четвертый 40 Btmoffft которого соединены соответственно соуправляющими входа да первого, второго и третьего ключей, а пятый

, :, выход - через элемент связи с оптисостояние регистрируется нуль-орга- ческим датчиком, выход которого ™рез яп1 °Д которого в момент 45 масштабный усилитель соединен с вхо- времени; Т , передается сигнал на пер- дом .первого ключа, источник опорного вый вход логического блока 11. В те- . напряжения, подключенный к входу вто-- чение интервала времени Tji Т, так- рого ключа, выход которого соединен г товые импульсы с выхода генератора 15 с входом интегратора и выходом инвер50 тора, вход которого подключен к объе- динен1шм первьв4 вьгоодам первого и второго резисторов, отличаю-. Щ ее с я тем, что, с целью повышения точности преобразования путем 55 уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, причем вход четвертого ключа соединен с выходом масштабного усилителя.

тактовых импульсов, поступающие на второй вход логического блока 11, передаются с логического блока 11 на вход счетчика 16. По сигналу нуль- органа 14 логический блок 11 прекращает передачу тактовых импульсов на вход счетчика 16 На преобразования заканчивается. Результатом преобразования является код яа ВБкоде счетчика 16, сформированный

мениСт,Т.

« -- -т ./хчч лига ЛС 0О1ЛиЯЛС ИНТЕ

гратора характеризуется графиком III. К моменту Т, достигается сомпенса- ция погрешности инвертирования напря- жения U,, на выходе масштаб гГусиПринцип действия преобразователя иллюстрируется графиками I и II, йредставленными на фиг.3.

В случае идеально точного инвертирования напряжение на выходе интеуправляющие входы четвертого и пято- f O ключей соединены с шестым выходом погическогъ блока, выход четвертого (слюча соединен с вторым выводом первого резистора и входом шестого ключа, управляющий вход.которого соеди14501106

ней с вторым выходом логического блока, выходы пятого и шестого ключей соединены с. входом интегратора, вход пятого ключа Соединен с вторым вьшо- дом второго резистора и выходом первого ключа.

Изобретение относится к измерит тельной технике и позволяет повысить точность преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптическ ого датчика. В данном преобразователе за счет организации фиксированных определенным образом моментов коммутации в пррцессе преобразования выполняется поочередное включение резис горов во входную цепь и в цепь обрат ной связи операционного усилителя при сохранении возможности переключения входа и выхода образуемого таким образом инвертор а, благодаря чему осуществляется компенсация влияния паразитной аддитивной составляющей сигнала на результат преобразования. 3 ил. (Л С

.i

и