Многоканальный аналого-цифровой преобразователь с гальванической развязкой Советский патент 1991 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода аналоговой информации в различных регулирующих и логических микропроцессорных контроллерах, устройствах сбора информации, работающих в промышленных условиях, отличающихся наличием значительных помех, достигающих по значению 220 В и более.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого аналого-цифрового преобра- зователя 4 на фиг. 2 - временные диаграммы входного аналогового сигнала (a)j работы устройства-прототипа (б) и- предлагаемого устройства (в).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) состоит из п преобразователей 1 напряжения в частоту (ПНЧ), п выпрямителей 2, п разделителышх трансформаторов 3 (п - число каналов), каждый из которых имеет три обмотки: первичную, вторичную и информационную, коммутаторов 4 и 5, генератора 6 переменного напряжения, счетчика 7, блока 8 управления и буферного каскада, выполненного нг. транзисторе 9 и резисторе 10.

АЦП работает следующим образом.

с о

&

Я

N3

Микропроцессор или другое логическое устройство по шине управления ШУ посредством блока 8 управления задает номер канала, опрашиваемого в данный момент, например первого, при этом коммутаторы 4 и 5 устанавливаются в верхнее по схеме (фиг.1) положение. Генератор 6 через ключ коммутатора 5 подает напряжение питания Q на первичную обмотку разделительно™ го трансформатора 3 первого канала, на вторичной обмотке которого возникает переменное напряжение} выпрямленное выпрямителем 2, обеспечивая 55 напряжением питания ПНЧ 1 . ка нала. В результате ПНЧ 1 на св. . л ходе начинает вырабатывать выходные импульсы, частота повторения которыг пропорциональна входному сигналу, 2Q Эти импульсы подаются на информационную обмотку раэделительного трансформатора 3 второго канала9 к первичной о бмотке которого подключен первьй вход коммутатора 4.25

Импульсы с выхода коммутатора 4 подаются на базу транзистора 9, которой усиливает эти импульсы и форпирует на резисторе 10 импульсы необходимой амплитуды, подаваемые на Q вход счетчика 7. Через некоторое время -после включения ПНЧ 1 первого канала блок 8 управления запускаеч с,ет счетчика 7, который подсчитывает число импульсов в течем ie времени, за- ., даваемого блском 8 управления. После этого счет прекращается, на выходе счетчика 7 устанавливается код, пропорциональный входному сигналу первого канала. Блок 8 управления считы- 40 вает этот код и передает по шине управления Е1У в запоминающее устройство микропроцессора для дальнейшего использования.

После считывания данных первого 45 канала микропроцессор запускает второй канал, переключая коммутаторы 4 и 5 во второе положение. При этом передача сигнальных импульсов второго канала осуществляется через раз- делительный трансформатор 3 третьего канала. На фиг. 2 показана форма сигнальных импульсов на выходе разделительного трансформатора 3 (на первой обмотке), в зависимости от величины входного сигнала ивх(фиг.2,а) (при трех значениях: НУ - низкий уровень, СУ - средний уровень, ФУ - высокий уровень входного сигнала),

причем (фиг.2,5) - форма импульсов на первичной обмотке трансформатора в схеме прототипа, a - (фиг.2,6) - в предлагаемой схеме.

При низком уровне входного сигнала частота сигнала на выходе ПНЧ низкая, импульсы U имеют большую амплитуду для отрицательных значений и малую амплитуду для положительных значений. Это обусловлено тем, что среднее значение напряжения на вторичной обмотке любого тоансформа- тора равно нулю, т.е. отрицательные импульсы уравновешиваются положительными.

В предлагаемом устройстве отрицательные импульсы первичной обмотки трансформатора 3 через ключ мультиплексора 4 подаются на переход эмиттер - база транзистора 9. Этот переход имеет свойство ограничителя с уровнем напряэения , В, , В результате такого включения амплитуда отрицательных импульсов ограничивается значением -и5(при любых значениях входного сигнала), поэтому даже при высоком уровне вход нога сигнала положительные импульсы Uw не превышают иэ, в результате выпрямленное напряжение U оказывается значительно меньшим, чем в прототипе. Это напряжение U, подаваемое на цепь питания ПНЧ второго канала, имея значительно меньшее значение, не может обеспечить питания ПНЧ, достаточного для работы последнего. Таким образом, достигается уменьшение взаимного влияния между каналами. Кроме того, как видно из фиг.2, при среднем уровне входного сигнала знач ение U0 для схемы прототипа примерно равно значению и для предлагаемой схемы. Это означает, что устройство-прототип работоспособно в диапазоне низких и средних уровней входного сигнала, а предлагаемое - также и при высоких уровнях, следовательно, предлагаемое устройство позволяет работать в более широком диапазоне входных сигналов.

Формула изобретения

Многоканальньй аналого-цифровой преобразователь с гальванической развязкой по авт.св. № 1406796, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразо-

вания, между выходом второго коммутатора и информационным входо счетчика введен буферный каскад, выполненный на транзисторе и резисторе,первый вывод которого является общей шиной,

второй вывод явл яется выходом буферного каскада и подключен к коллектору транзистора, эмиттер которого является шиной питания, а база - входом буферного каскада.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода аналоговой информации в регулирующих и логических микропроцессорных контроллерах, устройствах сбора информации, работающих в промышленных условиях, отличающихся наличием значительных помех, достигающих по значению 220 В и более, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. №1406796, Цель изобретения - повышение точности преобразования путем расширения диапазона входного сигнала и уменьшения взаимного влияния каналов. В многоканальный галого-цифровой преобразователь, содержащий генератор переменного напряжения, первый и второй коммутаторы, счетчик, блок управления и п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных трехобмоточного трансформатора, выпрямителя и преобразователя напряжения в частоту, введены транзистор и резистор. 2 ил. с SS

#//./

ШУ

%

№

ГСУ

Фт.1

8У

ПГпгГппп

м

fl

гзу