Преобразователь фазы переменного напряжения в цифровой код Советский патент 1979 года по МПК H03K13/00 G08C9/00 

1 . Изобретение относится к измерительно-информационной технике и мож быть использовано в качестве аналого-цифрового преобразователя в системах и регулирования техн логических параметров. Известен преобразователь информа ции о положении какого-либо объекта содержащейся в фазе переменного напряжения, в цифровой код по методу считывания временной кодовой развер ки в момент перехода переменного на пряжения через фиксированный уровень, содержащий опорный генератор, делитель частоты, регистр и формиро ватель импульсов 1. В таком преобразователе информация о положении не может быть получена чаще, чем один раз за .период переменного напряжения, а дискрет-ность преобразования определяется частотой опорного генератора. Увеличение точности (уменьшение величи ны дискреты) и расширение диапазона такого .преобразователя возможно . лишь путем увеличения частоты опор- ного генератора, поэтому при проектиров ний. таких преобразователей возникает противоречие между величиной времени преобразования, т.е. быстродействием, и точностью, так как элементы делителей частоты и -формирователей имеют ограничения по частоте входных сигналов. Известен также преобразователь фазы переменного напряжения в цифровой код, содержащий последовательно включенные опорный генератор, делитель частоты, формирователь питающих напряжений, фазовращатель, формирователь импульсов, квантователь фазы, регистр, разряды которого соединены с соответствующими разрядами делителя частоты 2. В этом преобразователе повышение точности и расширение диапазона преобразования может быть выполнено за счет увеличения частоты опорного генератора, что не всегда является возможным из-за ограничений по предельному быстродействию используемых элементов, / Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона преобразования при сохранении предельного быстродействия по ме оду считывания. Это достигается тем, что в предлагаемый преобразователь фазы переменного напряжения в цифровой код дополнительно введены последователь но соединенные преобразователь разности непрерьшнОй и дискретной фаз в широтный импульс, преобразователь Длительности широтного импульса в напряжение,, преобразователь йайряже -ние-код, сумммрующёа устройство, причем вькод опорного генератора сЬединен с квантователем фазы, вход .и выход которого соединены со входами преобразователя разности не.прерывной и дискретной фаз в широтный импульс, а выходы регистра сое дийены b первой группой входов сумййрующего устройства;,, вторые -трз ППы входов которого соединены с преобра зователем напряжение-код, На фиг, изображен преобразователь фазы переменного напряжения в код, который содержит йоследователь но соединенные опорный генератор 1, делитель частоты 2, формирователь питающих напряжений 3, фазовращатёл 4, формйрователь импульсов 5, квантователь фазы 6, регистр 7, разряды ко орого/соединены с соотйетствуйвдймй разрядами делителя 2,последовательно соединенные преобразовател разнойфи непрерывной и дискретной фаз is ыйротнйй нГМпульс 8, преобразо ватель длительности широ ного импул са -и Напряжение 9, преобразователь йапряя ение-к6д 10 (ПНК) / СУймирующее устройство и, причем вьйсод генератора 1 соединен с квантователем 6, вход и йыход которого соединен со входами преобразователя 8, а выходы регистра 7 соединены с первой группой входов устройства И, вторьте группы входов которого соеданены с преобразователем 1U. , . - На фиг.2 приведены диагр аммы, поясняющие, работку узлов преобразова 1геля по Методу считывания, где обоз начено: 10 - сигнал опорного генератора 1;11,12, - промежуточные вызгоДы делителя частоты 2; 13 - выход ной сигнал делителя частоты 2, сооггветстаующий старшему разряду кода и:Ьпредёйяк)1ций частоту питающего на пряжения фазовращателя 4, а сЛёДо,йат.ельчо ;и ,частоту eirp вйхШнбго .Сигнала 14,; 15.-. на выхбде фЙРмирЬватёл.я 5, формирующего, перепад напряжений ,в; момент перехода ;сйгнала 14 через нулевой потенциал, т.е. фиксирующий фазу ipx сигнала. 14 . отйосительН:о сигнала 13; 16 - сигнал йа вьзходе квантователя фазы б; 17 - моменты формирования положитель фронта сигнала при непрерывно изменении (азы.хот О до 21Г радиан (таким распределением, в интервале 6-21Г радиан моментов исключаетс нёЬй рёделен.ность при считывании в регистр 7 комбинации сигналов 11, 12,13, если фронт сигнала 15 совпадает с фронтом одного И.ЦИ нескольKkx сигналов 11,12,13), Сигналом f кс 4бинация сигналов 11,12,13, определяющая с дискретностью (5 код фазы ,4х/ переносится в регистр 7 и с его выхода поступает на входы суммирующего устройства 11. . Формирование младших разрядов кода Чхл определяющих минимальную д гскретность (f2; поясняется диаграммой фиг.З, где обозначено; 18- один й Ёыходных сигналов делителя частоты 2 19 - момент формирования положительного фронта сигнала 16 на выходе квантователя фазы 6; 20 - сигнал на звыходе формирователя 5, определяющий величину фазы Vx; 21 - широтный импульс-выходной сигнал преобразовате-1 ля 8 длительностью о(, определяющий разность фаз сигналов 15 и 16; 22 - График изменения напряжений на выходе преобразователя Дпительностй широтного импульса в напряжение 9 при изменении (f от значения равного нуля; УХ - напряжение, соответствующее cjx/ которое преобразуется в код преобразователем 10 с дискретностью и с выхода ПШ 10 поступает на вход суммируюгаего устройства 11, которое в общем случае осуществляет приведение кодов к одному основанию и вычитание из кода на выходе регистра 7 выходного кода ПНК 10. . ;-..: . в данном устройстве за время, равное периоду питающего напряжения фазовращателя, осуществляется преобразование фазы в код по методу считывания в диапазон изменения фазы 0 радиан, при этом Шксимальное , число значений кода равно D. где d - вес младшего разряда код4 с выхода регистра. Введением же преобразователя разности непрерывной и дискретной фаз в широтный импульс 8, пр.еобразовате.г1я длительности широтного импульса в напряжение9 и . преобразователя напряжение - код ПИК 10 малЕлм изменениям фазы в пределах ( - дискреты преобразования по методу считывания - ставится в соответствие большое изменение напряжения на выхода ПНК, на выходе которого может быть Получено .число значе-: НИИ кода Djj где cfg - 9ес младшего разряда коДа с выхода ПНК 1р. . Таким образом, на выходе суммирующего устройства 11может быть получено D. значений кода фазы выходного напряжения фазовращателя 4 при этом время преобразования практически не увеличивается, так как даже для значений фазы V близких к 2К, время интегрирования импульсов малой лительности значительно меньше периода питающего напряжения. В общем случае цифровой эквивaлeнt фазы поучается в виде ..4L.MiML. -. При заданном диапазоне преобразования и частоте питания датчика frt, частота опорного генератора будет определяться лишь величиной Таким образом, в предлагаемом преобразователе фазы переменного НЭЕпряжения в цифровой код обеспечивается предельное, быстродействие, соответствующее преобразователям по методу считывания и одновременно уменьшается дискретность преобразования (повышается точность и диапазо преобразования) без увели ения частоты onopHoroleHepaTopa, Формула изобретения Преобразователь фазы переменного напряжения в циф ровой код, содержащий последовательно включенные dndp ный генератор,, делитель частоты, фор мирователь шЛающих напряжений, фазовращатель, формирователь импульсов, квантователь фазы, регистр, ра ряды которого Соединены с собтйётствующими разрядами делители частоты, отличающийся тем, ч с целью повышения точности и расширения диапазона iпреобразования при сохранения прздельного быстродействия по мет1эдусчитывания; в негб . нительно введены последовательно соединенные преобразователь разности непрерывной и дискретной фаз в широтный импульс, преобразователь длительности шi pOтнc)гo Импульса s напряжение, преобразователь напряжение-код, суммирующее устройство, причем вы- ход опорного reHepiafopa соединен с квантователем фазы, вход и выход которого Соёдийёны со входами преобразоватёля рЖзнос й нЪ1трерывй6Й и дискретной фаз в широтный импульс, а выходы регистра соедийейй с первой группой входов суммирующего устройства, в 6р1ле группы входов которого соединены с преббразователем напряжение-йод. , Источники информации, иринятьге во внимание при экспертизе 1.Бай Р.Д. и др. Управление следящими ёпектроПривЬдаШ б применением цифровых устройств, изд-во .Энергия, 1969, С,44-46. . 2.Зверев А.Е. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код, Изд-во Энергия, 1974, С. 1,56,

10

LR

16 17

t