СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ РЕЗУЛЬТАТОВИЗМЕРЕНИЙ Советский патент 1967 года по МПК H03M1/06 H03M1/46 

Известны способы преобразования напряжения в цифровой код с автомат ческой коррекцией результатов измерений, при которых по результату измерения входной величины в первом цикле выбирают ближайший эталон и измеряют его во втором цикле. Окончательный результат измерения находят по формуле -din +5р где Хп и din - рез льтаты измерения входиой величины и выбранного эталона, Э - код, соответствующий выбранному эталону. Степень повышения точности при подобной коррекции ограничена рядом факторов, среди которых следует особо отметить влияние случайной ногрешности, увеличивающейся в результате коррекции, иаличие скачков в зависимости систематической погрещности от измеряемой величины, связанных, например, с коммутацией различных ключей практически не исключающихся при коррекции, а также нелинейность этой зависимости, уменьщаемую сравнительно мало. При этом быстродействие нреобразоваиия понижается вдвое.

ды кода числа, но которым выоирают олижаищий эталон, используя ступенчатое уравновещивание, а на второй-находят младщие разряды кода числа совместно с кодом ощибки; положение первой ступени, установленное в первом цикле, сохраняют и во втором цикле, после чего находят код второй ступени, а результат измерения получают как разность показаний во второй ступени в двух циклах измерения с суммированием кода, соответствующего выбранному эталону.

При автоматической коррекции находят разность между результатами измерения входной и эталонной величин А„-Э , как это непосредственно видно из приведенной выше формулы, т. е. точность нахождения собственно Х„ к Э;„ особого зиачения не имеет. При достаточно большом числе эталонов значение

выбранного эталона близко к значению измеряемой , поэтому на точность нахождения разности в принципе влияет лишь точность схемы, служащей для определения младших разрядов. Таким образом, в устройствах

с автоматической коррекцией в качестве схемы определения старших разрядов результата измерения может быть использована сравнительно грубая схема при условии, что состояние этой схемы при измерении входной велиНа фиг. 1 показана структурная схема самокорректирующегося устройства с двухступенчатым уравновещидаиием; на фиг. 2-схема комбнннрованного преобразователя. Устройство работает следующнм образом. В первом производится измерение входной вел.11Ч1Н1ы Uх, п результат tLiMepeiinn фиксируется иа схемах / и 2. При измерении используется двухстуненчатое уравновешивание входной велнчииы. Первая схема 3 ypasповешиваиия служит для приближеииого определе1И1я старшего разряда десятичного числа или иескольких (иелесообразно трех) старших разрядов двоичиого числа, при этом к точности этой схемы особых требоваи 1Й ие предъявляется. В схеме 3 псио: ьзуется какоелибо ступенчатое урав1 0зешнвание, ианример уравиовешиванне по способу сравие) и вычитания, или едииичиых прирашеиий. Схемы 4 уравновешивания осушествляют преобразование разности напряжений входного и уравновешивающего, набранного схемой 3. Оиа является точной схемой и может быть построена по любому способу аиалого-цифро вого преобразования. В качестве схемы 4 может быть прпмеиен преобразователь со сравнением i вычитаиием, время-импульсный преобразователь и т. д. Для упрощения устройства в схемах 3 п 4 следует использовать общую схему сравнения. Во втором цикле осуществляется подключе1 ие коммутатора 5 и измереиие эталонного папряжеипя, выбираемого по положению триггеров схемы / после первого цикла измерения в блоке 6 эталонов. В общем случае выбирагот такой эталон, чтобы исключить иеобход мость его уравновешивания схемой /. Это легко достигается, иапрг(мер, выбором 3iia4eiHn i эталонов, равных .is , 2 ...N. Таким образом, во втором цикле измерсги1Я по.юясеиие схемы / остается иеизме1И1ым. Более того, для уменьшения случа1пюй иогрешиости, целесообразио сохраннть уравновеигнвающее напря/кенне схемы /, набра нюе п первом цикле измерения, на второй цикл, т. е. ехема / во втором цикле уравиовещпваиия ие работает, и уравиовешиваине осуществляется лишь схе1мой 2. Окончательный результат измереиня в устройстве 7 обработки получается как разность результатов, полученных на регистре в первом п во втором циклах измерения, плюс число, соответствующее выбра1И10му эталону. Предложеииый способ может быть использован и в устройствах с коррекцией результатов измерений посредством измерения двух ближайших эталонов с последующей линейной интерполяцией. Структурная схе.ма преобразователя (см. фиг. i) MOJKCT быть использована при построении ко.мбннироваиных устройств, в которых, например, в схеме уравиовешива П1я 3 используется способ сравнения и вычитания, а в схеме уравиовени1ва И1я 4 - способ единичных прпраш.ений. В комбиьироваииых устройствах, в качестве уравиовешивания используется иремя-имиульсиый иреобразователь и устройства, в которых в схеме 4 нсггользоваи преобразователь со взвешеи1и 1м суммнрова1 ием иапряжений, но работающий в режиме подсчета едииичных приращеиий. ЕЗ подоб1П)х устройствах разность Х,-Э,,, может быть легко получе 1а как величииа приращепия во втором цикле пзмереиня. Это упрощает нахождение скоррект1 рованного результата измерений. В схеме уравиовеп1пваиия комбнпироваииого преобразователя (см. фиг. 2) использовано время-импульсное преобразование. Преобразователь 8 кода в напряжение управляется регпстром /. В первой ступени осуществляется грубое ступенчатое уравиовещпвание (от больших значений к меиьщим). Импульсы со входа 9 через ключевую схему 10 поступают иа регистр /, представляющий собой счетчик, до мо1 геита срабатывания схемы 11 сравиення. Разность между измеряемым и набранным 13 иервой ступени иапряжеиием преобразуется во второй ступени. Импульс запуска второй ступепи поступает иа вход 12, при этом запускается геиератор 13 пилообразиого иапряжения, онрокидывается триггер 14 и имнульсы с генератора /5 через ключ 16 иостунают на схему 2, в качестве которого использован реверспвный счетчик, содержащий допол пггелыилй разряд (так как возможно переполнение). Илчальиая уетаиовка ечетчика 2 - код 0100.00. Выбор эталонов осупсествляется по положению регистра /. Во втором цикле работает только время-импульсный преобразователь, при этом схема 2 переключена иа вычитание, /осле двух циклов импульс но входу 17, если было переполиение, ноступает и а схему 1. Результирующий код сиимается со схем / и 2. В комбинированных устройствах на порядок уменьшается случайная погрешность от нестабильпости коэффициепта преобразования второго преобразователя. Значительно больше у.меньшается погрешиоеть нелипейности (например, пилообразпого напряжения), степепь ее компенсации составляет приблизительно N раз (независимо от характера пелииейиости), т. е. зьачительио больше, чем в обычных устройствах с коррекцией, где это уменьшение )eзнaчитeльнo.

будь существенному усложнению устройства, а нередко позволяет даже упростить его.

Предмет изобретения

Способ преобразования напряжения в цифровой код с автоматической коррекцией результатов измерений, при котором по результату измере1И1Я входной величины в первом цикле выбирают ближайший эталон и измеряют его во втором цикле, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, кодироваиие измеряемого напряжения в первом цикле осуществляют в две ступени.

причем на первой ступени приближенно находят старшие разряды кода числа, по которым выбирают ближайший эталон, используя ступенчатое уравновешивание,- а .на рторой - находят младшие разряды кода совместно с кодом ошибки; положение первой ступени, установленное в первом цикле, сохраняют и на второй цикл, после чего находят код второй ступени, а результат измерения получают как разность показаний во второй ступени в двух циклах измерения с суммированием кода, соответствующего выбранному эталону.

- и,

..

-

- -ji.

Фиг 1