УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА АНАЛОГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Советский патент 2006 года по МПК G06F3/00 

Устройство относится к области вычислительной техники, в частности, к устройствам сопряжения датчиков с ЦВМ и может быть использовано в инерциальных навигационных системах самолетов.

Известно устройство для ввода аналоговых величин в цифровую вычислительную машину, содержащее преобразователь напряжения в код, выход которого соединен со входом преобразователя параллельного кода в последовательный, преобразователь последовательного кода в параллельный, выход которого соединен со входом преобразователя кода в напряжение.

Недостатком устройства является ограниченная точность контроля из-за погрешностей, вносимых блоками контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ввода аналоговых величин в цифровую вычислительную машину, описанное в авт. св. №708341, содержащее преобразователь напряжения в частоту, преобразователь напряжения в код, преобразователь последовательного кода в параллельный, преобразователь параллельного кода в последовательный, генератор эталонного напряжения, генератор эталонной частоты, блок сравнения, пороговый блок, три переключательных элемента и два аналоговых ключа, причем выходы преобразователей кода в частоту, параллельного кода в последовательный и кода в напряжение являются соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства.

Недостатком устройства является низкая точность преобразования измеряемых величин, обусловленная не высокими точностными характеристиками современной элементной базы, на которой построен преобразователь.

Цель изобретения - повышение точности вводимых в ЦВМ величин.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь напряжения в код, источник опорного напряжения, преобразователь кода в напряжение, причем выход преобразователя кода в напряжение является первым выходом устройства, дополнительно введены цифровой фильтр, триггер, мультиплексор, счетчик, переключатели, причем первый вход преобразователя напряжения в код через размыкающие контакты первого переключателя связан с первым входом устройства, а через замыкающие контакты связан с выходом преобразователя кода в напряжение, второй вход преобразователя напряжения в код подключен по второму входу устройства, первый выход преобразователя напряжения в код подключен по входу цифрового фильтра, выход которого является вторым выходом устройства, второй и третий выходы преобразователя напряжения в код подключены первому и второму входам триггера соответственно, выход которого подсоединен к управляющим входам переключателей, третий выход преобразователя напряжения в код подключен также ко входу счетчика, к третьему входу мультиплексора выход счетчика подключен к первому входу мультиплексора, второй вход которого является третьим входом устройства, выход мультиплексора подсоединен к первому входу преобразователя кода в напряжение, ко второму входу которого через размыкающие контакты второго переключателя подключен источник опорного напряжения, а через замыкающие контакты подключен второй вход устройства.

Структурная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство для ввода аналоговых величин в цифровую машину содержит преобразователь 1 напряжение в код, преобразователь 2 кода в напряжение, источник 3 опорного напряжения, цифровой фильтр 4, триггер 5, мультиплексор 6, счетчик 7, первый переключатель 8, второй переключатель 9.

Устройство работает циклично. В каждой цикле содержатся два интервала: рабочий и контрольный. Сигнал "Начало рабочего интервала" (HP) поступает со второго выхода преобразователя 1 на первый вход триггера 5 и обнуляет последний. В соответствии с нулевым состоянием триггера 5, переключатели 8 и 9 подсоединяют первый вход устройства к первому входу преобразователя 1, а выход источника 3 по второму входу преобразователя 2.

Опорное напряжение, поступающее со второго входа устройства на второй вход преобразователя 1, описывается выражением.

U_оп=U_msinωt, где

U_m - амплитуда опорного напряжения,

ω=2πf, а f - частота опорного напряжения.

Преобразователь 1 преобразует поступающее с первого входа устройства напряжение U_вх, которое описывается выражением

U_вх=U(α)sinωt, где

U(α) - амплитуда напряжения, меняющаяся пропорционально измеряемой величине α.

На выходе преобразователя 1 образуется код N_вых, величина которого описывается выражением:

N_вых=U_вх·K_пак±Δ_пак

где: K_пак - коэффициент передачи преобразователя 1, a

Δ_пак - модуль погрешности преобразования.

Код N_вых с выхода преобразователя 1 поступает на фильтр 4, который, учитывая ошибку преобразователя 1, полученную в контрольных интервалах для данной величины кода, изменяет код N_вых. Уточненное значение кода N'_вых, равное

N'_вых=N_вых±Δ_пак

поступает на второй выход устройства.

Код N'_вх, поступающий с третьего входа устройства через мультиплексор 6 на первый вход преобразователя 2, преобразуется последним в напряжение U_вых равное

U_вых=U'_оп·N_вх·K_пкн±Δ_пкн, где

U'_оп - постоянное напряжение, поступающее на второй вход преобразователя 2 от источника 3,

K_пкн - коэффициент передачи преобразователя 2,

Δ_пкн - модуль погрешности преобразователя.

Напряжение U_вых с выхода преобразователя 2 поступает на первый выход преобразователя.

Сигнал "Начало контрольного интервала" (НК), поступающий с третьего выхода преобразователя 1 на второй вход триггера 5, переводит последний в единичное состояние, в соответствии с которым переключатели 8 и 9 соединяют выход преобразователя 2 с первым входом преобразователя 1, а второй вход устройства со вторым входом преобразователя 2. Этот же сигнал переключает мультиплексор 6 с третьего входа устройства на выход счетчика 7. Код счетчика 7 N_с1 через мультиплексор 6 воздействует на преобразователь 2, который преобразует этот код в напряжение U_вых1, равное

U_вых1=U_msinωt·(N_c1·K_пкн±Δ_пкн)

Напряжение U_вых1 поступает в преобразователь 1, где преобразуется в код N_вых1, равный

N_вых1=K_пак·U_вых1±Δ_1пак, или

Сигнал КР изменяет код, содержащийся в счетчике, на единицу и в следующем контрольном интервале выражение (1) примет вид

где: N_c2=N_c1+1

Поскольку N_c1≈N_c2 и температурная составляющая погрешности преобразования от измерения к измерению изменяется незначительно, т.е.

Δ_1пак=Δ_2пак=Δ_пак и

Δ_1пкн=Δ_2пкн=Δ_пкн

Выражения (1) и (2) представляют собой систему уравнений с двумя неизвестными Δ_пак и Δ_пкн, которую решает фильтр 4, определяя погрешность преобразователя 1 для каждого значения N_c.

В рабочем интервале фильтр 4 изменяет полученный от преобразователя 1 код на величину погрешности Δ_пак, соответствующую этому коду. Применение изобретения позволит повысить точность ввода измеряемых величин в ЦВМ, а следовательно, повысить точность навигационных систем в целом.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Устройство для ввода аналоговой информации содержит преобразователь напряжения в код, источник опорного напряжения и преобразователь код-напряжение, триггер, счетчик, коммутационные элементы, цифровой фильтр, и мультиплексор, первый вход которого соединен с первым выходом преобразователя напряжения в код, входом счетчика и первым входом триггера, второй вход - с выходом счетчика, выход - с первым входом преобразователя код-напряжение. Второй выход преобразователя напряжения в код соединен с вторым входом триггера, третий выход - с входом цифрового фильтра. Техническим результатом является повышение достоверности ввода информации. 1 ил.

Устройство для ввода аналоговой информации, содержащее преобразователь напряжения в код, источник опорного напряжения и преобразователь код-напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности ввода информации, оно содержит триггер, счетчик, коммутационные элементы, цифровой фильтр и мультиплексор, первый вход которого соединен с первым выходом преобразователя напряжения в код, входом счетчика и первым входом триггера, второй вход- с выходом счетчика, выход- с первым входом преобразователя код-напряжение, второй вход которого соединен с выходом первого коммутационного элемента, входы которого соединены с источником опорного напряжения и первым входом преобразователя напряжения в код, выход- с первым входом второго коммутационного элемента, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход- к второму входу преобразователя напряжения в код, второй выход которого соединен с вторым входом триггера, третий выход - с входом цифрового фильтра.