Способ аналого-цифрового преобразования с двойным интегрированием Советский патент 1993 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к измерителъ- технике и может быть использовано для создания цифровых функциональных пре- офразователей частотных датчиков электри- ских и неэлектрических величин.

Цель изобретения - расширение обла- и применения способа на преобразован

rte периода синусоидальных колебаний.

Цель достигается тем, что в первом так- тй интегрируется постоянное входное на- пэяжение UBx с тактовой частотой fx, измеряемого периода колебаний Тх, а опор- н эе напряжение интегрируется во втором такте с тактовой частотой fo.

Исходя из условия баланса напряжения на выходе интегратора получим характеристику преобразования:

II м 12

г и°л г

подставляя Ti Ni-Tx, T2 N/fo и решая Относительно N получим

ис

0

N

ие

ис

-Nrfo-Tx;

Как видно характеристика преобразования периода синусоидальных колебаний Тх линейна. Ее стабильность определяется стабильностью постоянных величин UBX. Uon. fo, то есть все метрологические достоинства аналого-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием присущи и для предлагаемого способа преобразования периода Тх.

На фигуре 2 изображена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ преобразования периода колебаний.

Устройство, реализующее предлагаемый способ содержит генератор 1 сигнала с опорной частотой fo, частотный датчик 2 - генератор сигнала с частотой fx, соединенные с коммутатовром 3, подключающем попеременно эти сигналы к первому входу

сл

С

00 СА

ч

CJ

ю со

аналого-цифрового преобразователя (АЦП 5 (вход тактовой частоты), второй и третий входы АЦП 5 подключены к источникам 4 и б входного и опорного напряжений соответственно. Выход АЦП 5 соединен с индикатором 7.

Устройство работает следующим образом.

В первом такте на первый вход АЦП 5 через коммутатор поступает сигнал с частотой fx от частотного датчика 2. После отсчета в АЦП определенного постоянного числа периодов им вырабатывается управляющий сигнал, поступающий на коммутатор 3. Коммутатор отключает от первого входа АЦП сигнал частотного датчика 2 и подключает к этому входу сигнал опорного генератора. С этого момента в АЦП происходит процесс интегрирования опорного напряжения, что является содержанием второго такта. По окончании второго такта индицируется показание на индикаторе 7 (третий такт). После отсчета в АЦП определенного числа периодоа, определяющего длительность третьего такта, вырабатывается управляющий сигнал, поступающий на коммутатор 3. Коммутатор снова подключает к первому входу АЦП 5 сигнал частотного датчика и начинается повторение первого такта следующего цикла измерения.

Использование сигнала частотного датчика fx в качестве тактовой частоты, задающей длительность первого такта интегрирования, длительность которого в данном случае становится переменной, отличает заявляемое техническое решение от прототи- па и обуславливает его соответствие критерию Новизна.

В области цифровой измерительной техники с частотными датчиками, основанной на способах уравновешивания интегрального значения измеряемой величины 3, технических решений в которых бы преобразуемый период Тх синусои- дальных колебаний с частотой fx использовался для задания длительности первого такта интегрирования входного постоянного напряжения не обнарудено. Это свидетельствует, что предложенное техническое решение соответствует критерию Существенные отличия.

Наличие в формуле аналоговых непрерывных напряжений Don и UBX дает возможность изменять функцию преобразования N у(Тх) без погрешности дискретности более простым и гибким способом, например, путем регулировки напряжений UBX и Uon.

Способ осуществлен на базе общеизвестных аналого-цифровых преобразователей

с двухтактным интегрированием, например, интегрального АЦП серии КР572П82 в режиме подачи на вывод 40 тактовых импульсов частоты fo от внешнего генератора.

Отключение внешнего генератора и подключение к выводу 40 тактовых импульсов с частотой fx во время первого такта интегрирования постоянного напряжения на входе АЦП (вывод 30) производится с помощью

0 внутреннего ключа АЦП (вывод 34).

Предлагаемое решение позволяет реализовать универсальный преобразователь напряжение-код, период-код на базе стандартного АЦП в интегральном исполнении,

5 а также создавать прецизионные, легко перестраиваемые многофункциональные циф- ровые преобразователи частотных сигналов, изменение функций преобразования которых осуществляется без погрешно0 сти дискретности простой регулировкой напряжений.

Формула изобретения Способ аналого-цифрового преобразования с двойным интегрированием, заклю5 чающий в том, что осуществляют в течение заданного интервала времени интегрирование входного постоянного напряжения с последующим интегрированием опорного напряжения противоположной входному

0 постоянному напряжению полярности до момента равенства интеграла опорного напряжения заданному напряжению, одновременно с интегрированием опорного напряжения осуществляют формирование

5 выходного кода, пропорционального входному постоянному напряжению, путем подсчета числа импульсов тактовой частоты за интервал времени, равный интервалу времени интегрирования опорного напряже0 ния, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем формирования кода, пропорционального периоду синусоидальных колебаний после формирования кода, пропорционального

5 входному постоянному напряжению, осуществляют интегрирование входного постоянного напряжения в течение п периодов синусоидальных колебаний с последующим интегрированием опорного напряжения

0 ПРОТИВОПОЛОЖНОЙ входному постоянному напряжению полярности до момента равенства интеграла опорного напряжения заданному напряжению, одновременно с интегрированием опорного напряжения

5 осуществляют формирование выходного кода, пропорционального периоду синусоидальных колебаний, путем подсчета числа импульсов тактовой частоты за интервал времени, равный интервалу времени интегрирования опорного напряжения.

v -

Ugx-/и,

It

t

Предлагаемое изобретения относится к измерительной технике и может быть использовано для создания цифровых функциональных преобразований частотных датчиков электрических и неэлектрических величин, Цель изобретения - расширение области применения способа на преобразование периода синусоидальных колебаний. Цель достигается тем, что в первом такте интегрируется постоянное входное напряжение UBX с тактовой частотой fx измеряемого периода колебаний Тх, а опорное напряжение интегрируется во втором также с тактовой частотой. 2 ил.

Фиг. Z