СПОСОБ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ С ИНТЕГРИРОВАНИЕМ Советский патент 1968 года по МПК G01R19/252 H03M1/00 

Предлагаемый способ усредняющего аналого-цифрового преобразования может использоваться в вычислительной технике, автоматике и контрольно-измерительной технике.

Автоматическое управление производственными процессами связано с получением и переработкой большого объема информации. Автоматические цифровые вольтметры позволяют, благодаря своему быстродействию, производить измерение иапряжения в многоканальных системах с иотенциальными датчиками. Однако большое количество датчиков, например, термопары, устройства для контроля ироизводства транзисторов и пленочных схем имеют низкий уровень выходного напряжения и не могут обслуживаться серийными цифровыми вольтметрами. Повышение чувствительности цифровых вольтметров ставит проблему помехоустойчивости.

Известны иитегрирующие цифровые вольтметры, в которых входное наиряжение преобразуется в частоту. Электронный счетчик подсчитывает количество периодов этой частоты в определенном образцовом интервале времени. Показание счетчика пропорционально среднему значению измеряемого напряжения, полученному за интервал 1змеремия. Если этот интервал выбрать равным периоду промышленной сети, то влияние помех промышленной

частоты п ее гармоник на результат измерения почти полностью исключается.

Недостатком известных устройств является ассиметрия шкалы прибора относительно нулевого показания при биполярном преобразовании.

В предлагаемом способе аналого-цифрового преобразования отработка при любой полярности ироизводства в одном канале и нулевое показание ничем не выделяется, ибо оно получается совершенно ана.огично любому другому показанию. Поэтому устраняется необходимость удлинения измерительного цикла при изменении поляриости сигнала, исключается наличие двух различных шкал для разных полярностей и необходимость отдельной калибровки для каждой полярности сигнала.

На чертеже приведена блок-схема аналогоцифрового преобразователя.

Устройство содержит нуль-орган /, триггер 2, датчик 3 образцового иапряжения f/v, импульсно-измерительное устройство 4. Входное напряжение LJj. приложено к резистору 5. Нуль-оргаи /, триггер 2 и датчик 3 опорного напряжеиия образуют компенсирующее устройство, которое поддерживает иапряжение на входе нуль-органа / равным нулю с точностью до некоторого порога чувствительности, который может быть выбран с учетом заданной погрешности. Поэтому ток, через резистор 5, будет равен

Lfr

х -

RI

где RI - величина сопротивлеиия резистора 5. Компенсирующий ток имеет два дискретных уровня:

дг

/.- ± ,

«2

где R-2 - величина сонротивления резистора 6. Сумма токоз /л- и //у заряжает конденсатор С. Нуль-орган 1 вырабатывает напряжение, указывающее, какую полярность имеет напряжение на конденсаторе. Если напряжение на конденсаторе положительно, триггер подготавливается нуль-органом к перебросу в состояние 1, при котором датчик 3 вырабатывает отрицательное напряжение. Если напряжение на конденсаторе отрицательно, триггер подготавливается к сбросу на нуль, и при этом состоянии будет выработано -положительное образцовое напряжение. Переброс триггера осуществляется от генератора с частотой fa/vПусть в некотором интервале времени Г содержится IN периодов частоты /2м причем в yVi случаях триггер 2 находится в состоянии 1, а в yVo случаях - в состоянии 0. Заряд, поступивший в конденсатор С в течение этого интервала от источника входного напряжения, равен

- |- i:b Заряды, поступившие в конденсатор от цепей компенсации в тсостояииях 1 и О, равны соответственно

jy

q, -N,

2N R,

,, Т EN

dn Л„

° 2N Й2

Так как устройство компенсации вает напряжение на конденсаторе равным нулю, то

, л: + (71 - 9о О

и,-::2.Т, /, 2ЛГ 1

откуда

NI-N, Ri р

U,dt

. .

2NЛа

Левая часть последнего равенства представляет собой среднее значение входного напряжения за время Т. Если выбрать Т 2Q мсек, то при усреднении получается эффект подавления помех, когерентных с питающей сетью. Для построения аналого-цифрового преобразователя нужно разбить интервал Т на 2 Л равных тактов (Л будет показанием на пределе шкалы) и вычислить с помощью реверсивного счетчика разность . Этим

нимается импульсно-измерительное устройство 4. Ясно, что если Ni No, то среднее значение входного напряжения равно нулю, а реверсивный счетчик по окончании интервала Т окажется в нулевом состоянии. Если NI 2N, то

;Vo о, а среднее значение входного напряжения равно

и,+.Е.

«2

Из этого соотношения выбираются параметры, определяющие предел измерения. При 2Л получается та же величина, но с обратным знаком.

Предмет изобретения

Способ аналого-цифрового преобразования с интегрированием разности входной и компенсирующей величины, отличающийся тем, что, с целью упрощения сопряжения шкал положительных и отрицательных входных величин, в каждом такте преобразования выбирают одну и ту же компенсирующую величину s положительной или отрицательной полярности при количестве тактов, равном количеству 5 квантов в полной шкале, и фиксируют разность между количествами тактов с положнтельной и отрицательной полярностью компенсирующей величины.