Многоканальное устройство для ввода информации Советский патент 1991 года по МПК G06F3/05 

35 :

39

37

/

36

46

Ы

« п

1

Ј

4Ј

ЗРЧ

4

Изобретение относится к измерительно-информационной и вычислительной технике. Целью изобретения является расширение области применения за счет повышения помехоустойчивости устройства. Устройство содержит комму38 татор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, первый 4, второй 5 и третий 6 аналоговые ключи, буферный повторитель 3, ограничительный элемент 7. При опросе каналов коммутатора 1 точка соединения аналогового ключа 6 и ограничительного элемента 7 привязывается с помощью замкнутого аналогового ключа 5 к текущему потенциалу синфазной помехи, выделяемой на выходе буферного повторителя 3. В результате разомкнутый ключ 6 оказывается под практически нулевой разностью потенциалов, что сводит к минимуму вызванный синфазной помехой его ток утечки и, следовательно, дифференциальную помеху на выходе коммутатора 1. 3 ил. Ы Ъ W,tS / s (Л

±

3

5

Фиг.1

Изобретение относится к автоматике, измерительно-информационной и вычисительной технике и предназначено для коммутации и преобразования аналоге- вых сигналов низкого уровня с датчиков при проведении экспериментальных научных исследований и при управлении техническими процессами.

Целью изобретения является расшире-jQ ние области применения за счет повышения помехоустойчивости устройства.

На Лиг. 1 изображена функциональная схема многоканального устройства для ввода информации; на фиг. 2 - )$ ункциональная схема коммутатора; на фиг. 3 - функциональная схема аналого- цифрового преобразователя.

Устройство содержит коммутатор 1, аналого-цифровой пре-образователь 2, буферный повторитель 3, первый 4, второй 5 и третий 6 аналоговые ключи, ограничительный элемент 7.

Коммутатор 1 содержит (фиг. 2) ключи 8, разделительные элементы 9, распределитель 10 импульсов, первый 11 и второй 12 аналоговые ключи, первый 13 и второй 14 ограничительные элементы, первый 15 и второй 16 эле20

25

менты гальванической развязкиАналого-цифровой преобразователь 2 содержит источник 1/ стабилизированных токов, первый 18 и второй 19 аналоговые ключи, первый ограничительный элемент 20, усилители 21 группы, аналоговые ключи 22 группы, преобразователь 23, блок 24 выбора диапазона генератор 25 тактовых импульсов, элемент 26 задержки, первый 27 и второй 28 инверторы, первую 29 и вторую 30 группы элементов гальванической развязки, первый 31, второй 32, третий 33 и четвертый 34 элементы гальванической развязки. Цепь, объединяющую первый вход коммутатора 1, выход буферного повторителя 3, вход аналогового ключа 5, третий вход аналого-цифрового преобразователя 8 назовем общей шиной устройства.

Коммутатор 1 содержит дифференциальные входы 35, первый 36 и второй 3/ управляющие входы, первый 38 и второй 39 выходы, управляющие входы 40 группы.

Аналого-цифровой преобразователь 2 содержит первый 41, второй 42 и третий 43 информационные входы, первую 44 и вторую 45 группы управляющих входов, первый 46, второй 47,

,

jQ )$

20

25

30

35

40

,

сп

75524

третий 48, четвертый 49, пятый 50 и шестой 51 выходы.

Елок 24 выбора диапазоня содержит группу 52 выходов, выход 53.

Устройство работает следующим образом.

Б исходном состоянии аналоговые ключи 69 11, 12, 18, 19 замкнуты, аналоговые ключи 4 и 5, аналоговые ключи 22 группы и ключи 8 коммутатора 1 разомкнуты, на дифференциальные входы 35 коммутатора 1 поступают сигналы с датчиков, на управляющие входы 40 группы коммутатора 1 и на управляющие входы первой 44 и второй 45 групп блока 2 подаются сигналы начальной установки. Запуск устройства осуществляется сигналами, поступающими на управляющие входы первой 44 группы блока 2 и группы 40 коммутатора 1. При этом на выходе 53 блока 24 выбора диапазона вырабатывается импульс, по которому запускается генератор 25 тактовых импульсов.Выходной сигнал генератора 25 тактовых импульсов поступает на вход распределителя 10 импульсов, на одном из выходов которого вырабатывается сигнал, открывающий через соответствующий разделительный элемент 9 ключи 8 опрашиваемого канала коммутатора 1. Одновременно этот тактовый импульс через элементы 34, 15 и 16 гальванической развязки закрывает соответственно аналоговые ключи 6, 11 и 12 и через инвертор 27 и элемент 33 гальванической развязки открывает аналоговый ключ 4. При этом выходной сигнал выбранного атчика поступает через открытые ключи 8 опрашиваемого канала коммутатора 1 на выходы 38 и 39 последнего, а соответствующая синфазная составляющая коммутируемого сигнала через аналоговый ключ 4 передается на вход буферного повторителя 3. По окончании интервала времени, определяемого длительностью переходных процессов на выходе коммутатора 1 при включении выбранного канала и задаваемого элементом 26 задержки, выходной сигнал генератора 25 тактовых импульсов через элемент 31 гальванической развязки закрывает аналоговые ключи 18 и 19. Одновременно этот тактовый импульс через инвертор 28 и элемент 32 гальванической развязки открывает аналоговый ключ 5. При этом на выходе буферного повторителя 3 устанав45

55

5Hi

лнвастся потенциал, равный синфазной помехе подключенного датчика, усилители 22 группы, преобразователь 23 и источник 7 стабилизированных токо плавают на потенциале синфазной помехи, емкости выходов 38 и 34 коммутатора относительно общей шины остаются разряженными, входные токи усилителей 22 группы и компенсирующие их токи источника 1 стабилизированных токов замыкаются через датчик, заземленный корпус изделия, на котором установлены датчики, шину нулевого потенциала и выход буферного повторителя 3, точка соединения аналогового ключа 6 и ограничительного элемента / привязывается с помощью замкнутого аналогового ключа 5 к этому потенциалу. В результате разомкнутый аналоговый ключ 6 оказывается под практически нулевой разностью потенциала, что сводит к минимуму его ток утечки и, следовательно, дифференциальную помеху на выходе коммутатора

По сигналу с одного из выходов 52 группы блока 24 выбора диапазона через соответствуютщй элемент гальванической развязки группы 30 открывается один и аналоговых ключей 22 группы и выходной сигнал выбранного усилителя 21 группы подается на вход преобразователя 23.

время, определяемое временем установления напряжения на выходе усилителя 21, подается сигнал запуска блока 23 на один из управляющих входов второй 45 группы блока 2.

Цифровой код преобразователя 23 через группу 29 элементов гальванической развязки поступает на выход 46 устройства. По окончании тактового импульса устройство возвращается в исходное состояние.

Из рассмотрения работы предлагаемого устройства следует, что в нем повышена помехоустойчивость за счет снижения дифференциальной помехи на выходе коммутатора при работе с датчиками с повышенным сопротивлением и дифференциальной схемой включения (тензометрические посты, термопары).

Например, при работе многоканального устройства для ввода информации с тенз/ометрическими датчиками давления типа ЛХ-412, имеющими сопротивление Ом, включенными по мостовой схеме, при напряжении питания моста В (синфазный Сигнал с

выхода моста ранен половине напряжения питания, т.о.. 1счиф 1 п/ )- R) и использовании в качестве аналогового ключа 6 интегрального прерывателя типа 101КТ1А, имеющего при коммутируемом напряжении ,3 В ток утечки Т,,Т 1П нА, дифференциальный г.ш- нал на выходе коммутатора при протекании вызванного синфазной помехой тока утечки аналогового ключа через сопротивление датчика равен Пд11(ьф . ./ 00 мкВ.

При использовании усилителя с ко5 эффициентом усиления равным К. 1000 в многоканальном устройстве для ввода информации (2) помехоустойчивость последнего определяется следующим образом

U tkpcp 7 857000 или 1 18,67 дБ.

Так как в устройстве при опросе каналов коммутатора разомкнутый аналоговый ключ 6 находится под практически нулевой разностью потенциалов, его ток утечки определяется только остаточным током прерывателя 101КТ1А от сигнала управления (для 101КТ1А

НА).

Помехоустойчивость для устройства определяется следующим образом

А-700 ,7 мкВ; КОСО------ 8570000 или

138,67 дБ.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить помехоустойчивость в 10 раз.

5

0

5

Формула изобретения

Многоканальное устройство для ввода информации, содержащее коммутатор, аналого-цифровой преобразователь,

первый, второй и третий аналоговые ключи, буферный повторитель и ограничительный элемент, дифференциальные входы коммутатора являются информационными входами устройства, пер4вый и второй информационные входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым и вторым выходами коммутатора, второй выход которого соединен с информационным входом первого аналогового клю

ча, управляющие входы группы коммутатора являются первой группой управ- , ляющих входов устройства, первый уп- равляющий вход коммутатора соединен

с выходом буферного повторителя, с третьим информационным входом аналого-цифрового преобразователя и с информационным входом второго аналогового ключа, второй управляющий вход

коммутатора соединен с шестым выходом аналого-цифрового преобразователя, первая и вторая группы управляющих входов которого являются соответственно второй и третьей группами управляющих входов устройства, первый выход аналого-цифрового преобразователя является информационным выходом устройства, второй, третий, четвертый и пятый выходы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с управляющим входом первого аналогового ключа, с управляющим входом второго аналогового ключа, с вы-

W 37

фиг.1

475528

ходом третьего аналогового ключа, первым выводом ограничительного элемента и с управляющим входом третьего аналогового ключа, выход первого аналогового ключа соединен с первым входом буферного повторителя, второй вход которого соединен с вторым выводом ограничительного элемента и шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет повышения помехоустойчивости устройства, информационный вход третьего аналогового ключа соединен с первым входом буферного повторителя, выход второго аналогового ключа соединен с выходом третьего аналогового ключа и первым выводом ограничительного элемента.

Ш

15

20

23

ЩигЗ

М

Й1Н

45

44