Способ преобразования аналоговой величины в код и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК H03M1/52 

4:

Изобретение относится к области телеизмерений и может быть использовано при передаче сигналов времяим- пульсной модуляции через канал связи и в кодоимпульснык устройствах.

Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг„2 - времен- цая диаграмма его работы; на фиг«3 - блок-схема алгоритма функционирова .ия микропроцессора„

Устройство содержит генератор 1 Опорных импульсов8 генератор 2 линей™ Чо изменяющегося напряжения, компаратор 3} первый 4 и второй 5 формирователи импульсов 9 элемент1 ИЛИ 69 распределитель 7 импулосов, генератор 8 импульсов эталонной частоты, первый 9 и второй 10 ключи, первый 111 и второй 12 счетчики импульсов, Блок 13 управленияг выполненный на Микропроцессоре, и канал 14 связи.

Устройство работает следующим об разом

Генератором 1 формируют последовательность сигналов с периодом, выбранным из условия, что он должен быть равным или большим удвоенной макси- мальной величины временного интервала, пропорционального, максимальному значению входного сигнала (фиг,2а), которая поступает на входы енерато- ра 2 линейно изменяющегося напряже- нияэ формирующего напряжение 1 треугольной формы (.2в), и форми-- рователя 4 импульсов, срабатывающего по фронту приходящих импульсов (фиг026). В моменты равенства анало- говой величины и линейно возрастающег го напряжения () срабатывает компаратор 3S с выхода которого им пульсы (фиг,2г) поступают на вход формирователя 5 импульсов (фи.г.2д)

Импульсы () через элемент ИЛИ 6 по каналу 14 чяз« поступают на первьй вход распределителя 7, При этом значение аналоговой величины пропорционально временному интер- валу, образованному этими импульсами

Установка распределителя 7 и счет чиков 11 и 12 з исходное состояние происходит после кратковременной по- дачи сигнала Сброс () с первого выхода блока 13. При этом ключи 9 и 10 разомкнуты,, счетчики И и 12 обнулены ,

Q

™ 20

5417794

В момент поступления на информационный вход распределителя 7 импульса он срабатывает и выдает сигнал на замыкание ключа 9 (фиг.2з),который соединяет счетный вход счетчика 1 1 с выходом генератора 8 импульсов эталонной частоты. Счетчик 11 начинает счет этих импульсов (фиг,2к).

При поступлении второго импульса на информационный вход распределителя 7 он срабатывает (фиг.2м), размыкая ключ 9 и замыкая ключ 10. При этом счетчик 11 останавливается, а счетчик 12 начинает счет (фиг.2л) В момент поступления третьего импульса на информационный вход распределителя 7 очередное его срабатывание приводит к размыканию ключа 10 и остановке счетчика 12. Последующие импульсы, поступающие на информационный вход

распределителя 7S не вызывают изменения его состояния до выдачи блоком 13 очередного сигнала Сброс, асинхронного по отношению к входным импульсам. При этом его период выбран заведомо большим периода входных сигналов.

Перед выдачей .очередного сигнала Сброс блок 13 считывает со счетчиков 11 и 12 кодовую комбинацию, эквивалентную временным интервалам, которые образованы тремя последовательно поступившими на информационный вход распределителя 7 импульсами. Далее блок- 13 производит обработку и проверку результатов счета на соответствие выбранному периоду входных сигналов. Если результат проверки положительный, то меньшее или равное цифровое значение из полученных результатов счета однозначно соответствует преобразуемой аналоговой величине, если отрицательный, то последовательность преобразований повторяется до получения положительного результата.

Устройство можно разделить (условно) на две части:передатчик и прием- Ник, соединенные между собой каналом связи. Работают они независимо, могу включиться или отключиться в любой момент времени После включения го-, товность приемника к приему импульсов поступающих на его вход от пере датчика по каналу связи, наступает только после формирования блоком 13 () кратковременного импульса Сброс (фиг.2ж).

Форма , поступающего от передатчика, показана ка фиг.2е. Если рассмотреть любые три последовательно расположенные импульса, то можно заметить, что они образуют два неодинаковых и тервала времени. Условно называют меньший из них основным (с длительностью te ), а больший - ДОПОЛНИТеЛЬНЫМ (с ДЛИТеЛЬНаСТЬЮ

t)i Величина интервала пропорциональна преобразуемой аналоговой величине (процесс его формирования проиллюстрирован на фиг.2а-е). Интервал tc обозначен понятием основной временной интервал.

Сумма интервалов tft и to определяет величину периода последовательности опорных импульсов Т, т.е.

Н

т

(О

Период Т не зависит от текущего значения аналоговой величины и выбирается однократно при настройке генератора 1 (фиг,2а).

Рассматривая фиг., можно заметить, что первый импульс временног интервала t0 всегда формируется в момент начала пилы (фиг.2в), а второй - в момент срабатывания компаратора 3 при равенстве мгновенных значений пилы и аналоговой величины (показана горизонтальной линией,фиг.2в) о Отсюда видно,что при уменьшении аналоговой в еличины второй импульс временного интервала tQ приближается к первому, а при увеличении -.отодвигается, однако всегда имеет м,есто соотношение

ЧЈ Ч 2 или с учетом (I) получают

tflЈT/2.(3)

Выражение (3) позволяет приемнику выявить временной интервал to из двух интервалов, зафиксированных счетчиками И и 12.

Помехоустойчивость способа обусловлена выполнением в приемнике проверки по условию (1). Импульсы помех могут поступать на вход приемника вперемешку с импульсами передатчика. Однако при этом сумма интервалов, зафиксированных счетчиками И и 12, образованными тремя последовательно поступившими на вход приемника импульсами (среди которых не менее одного импульса помехи), обязательно меньше известного приемнику периода Т. Если импульс помехи случайно погасит рабочий импульс.

Ю JQ

15417796

или один из импульсов перестанет формироваться в передатчике вследствие его неисправности, или если аналоговая величина выйдет за пределы рабочей зоны передатчика, тогда проверЮ JQ

ь

20

о

25

30

35

40

45

50

55

ка на сумму интервалов t0 и to в приемнике покажет, что эта сумма превышает Т0, и результат преобразования будет отброшен как ошибочный. Таким образом, за счет предварительно выбранного временного интервала использования в устройстве, осуществляющем способ, одного канала связи для передачи сигналов, образующих временные интервалы, и проверки результатов преобразования повышается точность и обеспечивается высокая помехоустойчивость.

Формула изобретения

1.Способ преобразования аналоговой величины в код, заключающийся в том, что формируют последовательность опорных импульсов с периодом следования, большим заданного временного интервала, пропорционального максимальному значению входного сигнала, по переднему фронту каждого опорного импульса последовательности одновременно формируют линейно изменяющееся напряжение и основной измерительный временной интервал, сравнивают входной сигнал с линейно изменяющимся напряжением и в момент их равенства прекращают формирование основного измерительного временного интервала, одновременно с формированием основного измерительного временного интервала формируют основной код , ему пропорциональный, осуществляют определение выходного кода, пропорционального входному сигналу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, после прекращения формирования основного измерительного временного интервала формируют дополнительный измерительный временной интервал, равный времени между моментом окончания основного измерительного временного интервала и передним фронтом последующего опорного импульса, с одновременным формированием дополнительного кода, пропорционального дополнительному измерительному временному интервалу, после чего осуществляют суммирование

основного и дополнительного кодо, осуществляют контрольное сравнение полученной суммы с заданным кодом, Пропорциональным периоду последовательности опорных импульсов, при их равенстве за величину выходного кода выбирают код, пропорциональный меньшему измерительному временному интервалу, а при неравенстве контрольное сравнение повторяют для последующих рсновного и дополнительного измерительных временных интервалов до момента их равенства, причем период следо- ания опорных, импульсов выбирают рав- ым или большим удвоенному значению (заданного временного интервала,

2 Устройство преобразования анало--- |говой величины в код, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, компараторв генератор импульсов эталонной частоты первый Счетчик Ьвшульсов, первый ключв блок управления,, выход генератора линейно из- Меняющегося напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является входной шинойэ счетный вход первого счетчика подключен к выходу первого ключа, инйорма- ционный вход которого подключен к выходу генератора импульсов эталонной частоты отличают, ееся

тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, в него введены первый и второй формирователи импульсов, генератор опорных импульсов, элемент ИЛИ, распределитель импульсов второй ключ и второй счетчик импульсов , счетный вход которого подключен к выходу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты, а вход управления подключен к первому выходу распределителя импульсов , второй выход которого соединен с входом управления первого ключа, а информационный вход через канал связи подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого через соответствующие первый и второй формирователи импульсов подключены к выходам соответственно компаратора и генератора опорных импульсов, входы начальной установки распределителя импульсов и первого и второго счетчиков объединены и подключены к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков импульсов, а второй выход является выходной шинойs выход генератора опорных импульсов соединен с входом генератора линейно изменяющегося сигнала.

Изобретение относится к области телеизмерений и может быть использовано при передаче сигналов времяимпульсной модуляции через канал связи и в кодоимпульсных устройствах. В устройство, содержащее генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, компаратор 3, генератор 8 импульсов эталонной частоты, канал 14 связи, первый счетчик 11 импульсов, первый ключ 9, блок 13 управления, генератор 1 опорных импульсов и реализующее способ преобразования аналоговой величины в измерительный временной интервал и цифровой код, с целью повышения точности и помехоустойчивости за счет дополнительно измерительного временного интервала, который позволяет осуществить контроль на достоверность полученного результата, введены первый 4 и второй 5 формирователи импульсов, второй ключ 10, элемент ИЛИ 6, распределитель 7 импульсов, второй счетчик 12 импульсов. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

( Пуск J

вычисление суммы

интердамб 1, Чтение числа t0 I Чтение числа to J. Вычисление суммы

Zt ta+tg

Формирование импульса „ Сброс I Выбод сигнал а „ Сброс

„сброс