НУЛЬ-ОРГАН ДЛЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Советский патент 1970 года по МПК H03M1/50 H03K5/24 G01R13/02 

Изобретение относится к области измерительной техники н касается нуль-органа для аналого-цифрового преобразователя.

Обычно в аналого-цифровых преобразователях и цифровых вольтметрах сравнение измеряемого Ujf и компенсирующего U, напряжений производится на запоминающей емкости или трансформаторе, которые одновременно позволяют получить гальвапическую разпязку входа нуль-органа со всей схемой прибора. Однако эти схемы не позволяют получить высокое быстродействие аналого-цифрового преобразователя.

Известны работы, в которых даны схемы нуль-органов с гальванической развязкой усилителя постоянного тока относительно общей щины прибора.

Гальваническая развязка усилителя постоянного тока осуществляется с по:.:ощью разделительного трансформатора з источнике питания усилителя напряжения постоянного тока путем специальных кокструкткьиых мер или с помощью преобразсв теля лссто5;кного нгпряжснкя в н ремег:нсз.

Однако в этих случаях не удаегся полностью устранить влияние помехи за счет паразитных связей между обмотками трансформатора в источнике питания нуль-органа, что снижает точность нуль-органа, а следовательно, и всего аналого-цифрового преобразователя.

Цель предлагаемого изобретения - построение нуль-органа аналого-цифрового, преобразователя, гальванически не связанного с общей шиной прибора, обладающего более высокой точностью.

Для этого нуль-орган для аналого-цифрового преобразователя содержит схему синхронизации, в которой начало и конец дополнительной обмотки трансформатора ноеобразователя постоянного напряжения в неременное нодключены к ключам, а средний вывод соединен с источником питания, цепи управления ключей нодключены к выходам схем совпадепий, одни входы которых соединены с разнофазпыми выходами нреобразователя постоянного напряжения в переменное, а другае входы - с цепью запуска аналого-цифрозогс преобразователя.

На фиг. 1 приведена схема нуль-органа а::алого-цлфрсвсго преобразователя; на фиг. 2 L 3 приведены вре; :енные диаграммы, нсясняющие работу синхронизированного источника питания нуль-органа аналого-цифрового преобразователя для случаев, когда:

генераций преобразователя постоянного напряжения в переменное (2);

частота запуска аналого-цифрового преобразователя (/з) меньше собственной частоты генерации преобразователя постоянного- наПрялгения в неременйое (/2).

Указанный нуль-орган содержит дифференциальный усилитель 1 напряжения постоянного тока, выпрямитель 2, преобразователь постоянного напрял ения в переменное и схему синхронизации 4.

Описываемый нуль-орган работает следующим образом.

На один из входов дифференциального усилителя 1 напряжения постоянного тока, гальванически не связанного с общей щиной прибора, подается измеряемое напряжение Uj. На второй вход передается компенсирующее напряжение /о- Нуль-орган выявляет знак разбаланса Ujc и UQ на каждом разряде аналого-цифрового преобразователя и выдает сигнал об их соотнощении.

До прихода импульса синхронизации собственная частота преобразователя 3 определяется выражением

f Bn-W

Is-

4W,Ф,

где „ - напряжение, преобразуемое преобразователем;

Wi -число витков половины коллекторной обмотки; 0f - магнитный поток насыщения.

При этом поток в сердечнике траисформатора 5 изменяется до насыщения от -Ф до +0j (для сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса) и скорости изменения потока трансформатора - . Схема синхроdt Wj

низации 4 при этом на работу преобразователя влияния не оказывает, так как до прихода импульса запуска аналого-цифрового преобразователя транзисторы 5 и 7 в схеме синхронизации 4 находятся в запертом состоянии.

Работу преобразователя в указанный период показывают временные диаграммы (фиг. 2 и 3) до момента времени i. При поступлении импульса запуска аналого-цифрового преобразователя на схему синхронизации, в зависимости от фазы напряжения преобразователя через одну из схем совпадений 8 или 9 открывается соответствующий транзистор 6 или 7 в схеме синхронизации. Через транзистор проходит импульс тока от „ создающий в сердечнике трансформатора поток синхронизации АФс. В случае, если сумма потока Ф (СМ. фиг. 2 и 3) и ДФ оказывается равной или больщей Ф, происходит переключение преобразователя. Величина потока выбирается таким образом, чтобы синхронизация, т. е. переключение преобразователя, происходила до окончания периода собственных колебаний

на время не меньщее, чем 1время измерения (Гизм) аналого-цифрового преобразователя,

. , т. т. е. 1Тиз„.

5

в противном случае может оказаться, что переключение преобразователя произойдет в момент процесса измерения напряжения и помеха от преобразователя, выделяющаяся на

0 входе нуль-органа за счет паразитных связей, приведет к ощибке в сравнении нуль-органом и с UQ.

С момента t начинают поступать импульсы синхронизации в схему синхронизации 4.

5 На фиг. 2 при первый и второй импульсы не переключают преобразователь 3 постоянного напряжения в переменное, так как не выполняется условие Ф1 + . При воздействии на преобразователь третьего нм0 нульса суммарный поток достигает величины + Фд, и происходит переключение преобразователя в момент /2, хотя при собственных колебаниях переключение произошло бы в момент 3- Далее схема может работать с частотой собственных колебаний. Однако в момент t4t суммарный поток от импульса синхронизации АФС и Ф становится равным -Ф и вновь происходит переключение преобразователя.

0 В случае (фиг. 3) переключение преобразователя происходит также, только при выполнении условия Фх + , например, момент ti- Далее преобразователь продолжает работать с собственной частотой колебаний.

5 Для обеспечения условия синхронизации необходимо, чтобы период собственных колебаний преобразователя 3 постоянного напряжения в переменное был больще времени преобразования аналого-цифрового иреобразовате0 ля. При правильной синхронизации действие помех происходит в момент запуска аналогоцифрового преобразователя, и их длительность может быть учтена соответствующей временной задерй кой цикла измерения непосредст5 венно в приборе.

Таким образом, процесс измерения аналогоцифрового преобразования будет всегда происходить при отсутствии ломех от преобразователя 3 постоянного напряжения в переменное, что обеспечивает получение высокой точности.

Предмет изобретения

Нуль-орган для аналого-цифрового преобразователя, содержащий усилитель напряжения постояннного тока, гальванически развязанный относительно общей шины прибора с по

мощью выпрямителя и преобразователя постоянного напряжения в переменное с трансформатором, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, он содержит схему синхронизации, состоящую из ключей и схем совпайой обмотки трансформатора преобразойателя постоянного напряжения в переменное подключены к ключам, а средний вывод соединен с источником питания, цепи управления

ключеи подключены к выходам схем совпаде- 5 зователя. НИИ, одни входы которых соединены с разнофазными выходами преобразователя постоянного напряжения в переменное, а другие- с цепью запуска аналого-цифрового преобра

- Г

8ь,

Запуск ЛЦП г

.4-: