Преобразователь аналоговых величин в код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 G01R23/00 

1

Изобретение относится к устройствам преобразоваимя электрических величин в цифровую форму, и может Оать использовано, в частности, для измерения длительности импул1;са, пери- 5 ода и частоты следования импульсов.

Кроме того, преобразователь может использоваться при создании измерительных приборов и датчиков, работающих на фоне шумов и помех. 10

Известно устройство, содержащее генератор образцовой частоты, блок управления, выполненный на триггерах управления, ключи, выполненные на элементах И, формирователь 15 импульсов, суммирующий и реверсивный, счетчики jl. Недостатком этого устройства является малый коэффициент усреднений , который определяет помехоустойчивость и точность устрой- 20 ства, т.к. в конечной результате практически учитываются только первый и последний результаты одиночных измерений. Кроме того, известное устройство имеет сложную схему и 25 обладает низким быстродействием.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является устройство, содержащее формирующее устройство, генератор им- 30

пульсов, электронные ключи, суммирующий и реверсивый счетчики, устройство управления и распределитель импульсов 2.Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что информация В1адается только через дййкретные моменты времени, определяемые числом усредняегвлх периодов. Кроме того, так как вес результата квантования является переменным, то и вес погрешности, обусловленной шумами И.ПИ помехами, является также переменным, что приводит к появлению больших погридностей при измерении.

Целью изобретения является повышение точности, помехоустойчивости, быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор образцовых частот, выходы которог6 подключены ко входам блока управле ния, первыйи второй выхода которого соединены соотве гственно со входами формирователя импульсом и первьш входом первого ключа, третий выход блока управления 11одключен к первому входу второго ключа и второму входу первого ключа, счетчик-регистр, счетный вход которого соединен с выходом Bloporo ключа и реверсивный счетчик, введены элементы совпадения инвертора и делитель частоты, ко входам которого подключены выхода,ключей, выходы делителя частоты соединены о входами реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены ко входам соответствующих разрядов счет чика-регистра, выходы счетчика-регистра подключены ко входам элемента совпадения, выход которого подключен непосредственно ко второму входу вто рого ключа и через инвертор к третье му входу первого ключа, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом счетчика-регистра. На чертеже представлена структурная -схема преобразователя. Преобразователь содержит генера.тор образцовых частот 1, подключенный к блоку управления 2, который состоит из переключателей 3 и 4, зад ющих требуемый режим работы; формирователь импульсов 5, счетчик-регистр б, элемент совпадения 7, инвер тор 8, два ключа 9 и 10, регулирующий делитель частоты следования импулъсов 11, реверсивный счетчик 12 и выходной регистр 13. Ко входам бло ка управления подключены источники преобразу&лых величин, Переключатели 3 и 4 на чертеже показаны в положени преобразователя длительности импульсов в код (импульсы могут следовать как периодически, так и любым проиэ вольным образом). С выходных разрядов реверсивного счетчика снимается выходной код преобразователя, который может храниться, например, в выходном регистре, либо непосредственно передаваться в системы индикации, печати и т.п. Преобразователь работает следую-; щим образом. Входной импуЛьс передним фронтом через формирователь импульсов 5 осущiecтвляeт запись в счетчик-регистр б уменьшенного вдвое результата предыдущего преобразования, который хра-нится в реверсивном счетчике 12. Одновременно происходит запись резул тата предыдущего преобразования в ВЫХОДНОЙ регистр 13. При наличии во всех выходных разрядах счетчика-реги стра б высоких потенциалов на выходе элемента совпадения 7 появляется нулевой сигнал, в противном случае на выходе элемента совпадения 7 появляется единичньой.сигнал. ;Импульсы образцовой частоты f, от генератора образцовых частот 1 через замкнутые контакты переключателя 4 блока управления 2 и открыты ключ 9 поступают на счетный вход счетчика-регистра 6 ц уменьшенные в К раз делителем частоты 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 12. После прохождения числа импульсов образцовой частоты, равно го половине рузультата предыдущего измерения, счетчик-регистр б досчитывает до нуля,срабатывает элемент Совпадения 7, закрывается ключ 9 и открывается ключ 10, который остается открытым до тех пор, пока на входе присутствует входной импульс. При этом импульсы образцовой частоты с генератора образцовых частот 1 через ключ 10 и делитель частоты 11 поступают на суммируняций вход реверсивного счетчика 12. Таким образом, в случае, если произошло изменение длительности входного импульса, то к концу импульса на реверсивный счетчик 12 поступит разность между значением предыдущего измерения и значением вновь поступившего входного импульса, уменьшенная в К раз, которая суммируется со своим знаком с результатом предыдущего измерения. Если эта длительность входного импульса сохраняется, то через некоторое число периодов установится новый результат измерения, т.к. разность между значением предыдущего измерения и новым значением входного импульса будет одного знака и с каждым пери-V одом будет уменьшаться, пока не станет равн а нулю. В случае, если длительность входного импульса меняется в результате toyMa, разность между значением преДЕ Зляе.го измерения и новым значением входного импульса будет носить знакопеременный характер. Шумы наложатся на результат измерения, но будут уменьшены в К раз. Преобразование периода следования импульсов в код производится при переключении переключателя 3 в блоке управления 2. В этом случае на первый вход ключа 10 все время поступает разрешение на прохождение . импульсов, что обеспечивает непрерывность преобразования, которое осуществляется аналогично предыдущему случаю. Запись кода в выходном регистре 13 осуществляется передним фронтом поступающих импульсов. Преобразование частоты импульсов в код осуществляется при переключении переключателей 3 и 4 блока управления 2. В этом случае с генератора образцовых частот 1 на формирователь импульсов 5 поступают импульсы, например, частотой F 1 ГЦ, а на третий вход ключа 10 и на первый вход ключа 9 поступают импульсы преобразуемой частоты f, . В остальном работа преобразователя аналогична предвду1Ьим случаям. Таким образом, в данном устройстве погрешность преобразователя, вызванная шумами или помехами, входит в отсчет уменьшенной в К раз; конечный отсчет содержит информацию о всех предыдущих отсчетах с убывакицими весовыми коэффициентами, и чем более ранние импульсы, тем меньше их вклад J выходной код. Информация обновляется после поступления каждого импульса.

Это позволяет повысить точность преобразования входных измеряемых величин на фоне шумов и псмех, а также позволяет создать универсальное устройство для преобразования длительности, частоты, периода и отношения двух частот в код. Кроме того, в данном устройстве возможна регулировка коэффициента деления частоты, чтр позволяет менять степень осреднения результата преобразования, а обновление информации после каждоге поступления нового значения измеряемой величины позволяет судить о динамике процесса.

Формула изобретения

Преобразователь аналоговых величин в код, содержащий генератор образцовых частот, выходы которого подключены ко входам блока управления, первый и второй выходы которого соеинены соответственно со входом формирователя импульсов и первым входом первого ключа, третий выход блока

управления подключен к первому входу второго ключа и BTopoviy входу первЬ- го ключа, счетчик-регистр, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, и реверсивный счетчик, отличающийся тем,что,и целью повышения точности,помехоустойчивости и быстродействия в него введены: элемент совпадения,инвертор и делитель ;частоты, ко входам которого подклю ены выходы ключей, выхода делителя

0 частоты соединены со входами реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены ко входам соответствующих разрядов счетчика-регистра, выходы счетчика-регистра под5ключены ко входам элемента совпадения, выход которого подключен непосредственно ко второму входу вторрго ключа и через инвертор к третьему входу первого ключа, выход формиро0вателя импульсов соединен с управляющим входом счетчика-регистра.

Источники информации, 1Финятые во внимание при экспертизе

5 1, Авторское свидетельство СССР

I 507933, МКИ н 03 К 13/20, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 513343, МКМ Q04 F 1&/04, 1976.