Фазочувствительный интегрирующийпРЕОбРАзОВАТЕль НАпРяжЕНия B КОд Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при создании вольтметров средних значений. Известны преобразователи средних значений напряжений, в которых измеряемый сигнал подвергается промежуточному преобразованию в частоту следования импульсов Щ. Недостаток таких устройств - низкий частотный диапазон, не превышаю1йий несколько герц. Известен также фазочувствительный интегри рующий преобразователь напряжения в код, содержащий интегратор, выход которого соеди нен с первым входом блока сравнения, и блок управления, первый вход которого подключен к выходу блока сравнения 2. Недостатками данного преобразователя, являются сложность схемной реализации и наличие методической ошибки, обусловленной тем, что выходное напряжение интегратора в начале и конце такта преобразования не равно нулю, а может принимать произвольное значение в даапазоне от + V оп До - U оп ГД U on - опорное напряжение. Цель изобрете1шя - упрощение схемы и повьшение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в фазочувствительный интегрирующий преобразователь напряжения в код, содержащий интегратор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, блок управления, первый вход которого подключен к выходу блока сравнения, введены стабилизатор амплитуды, переключатель, управляемый генератор импульсов, два электронных переключателя и реверсивньш счетчик, причем вход стабилизатора амплитуды соединен с выходом интегратора, второй вход которого соединен со второй группой, а выход стабилизатора амплитуды подключен к первому входу блока управления и вь1ходу блока сравнения, первый вход переключателя подключен к входной шине преобразователя, второй вход - к ишне опорного напряжения, третий вход - к первому выходу блока управления, а вы5сод соединен с первым входом первого электронного переключателя и со вторым входом блока управления, второй вход первого электронного переключателя подключен К ипше нулевого потенциала управляющий вход соединен со вторым выходом блока управления, а выход подключен ко второму вхор блока сравнения, вьхход управляемого генератора импульсов .соещнен со входом второго электронного переключателя, выходы которого подключены ко входам реверсивного счетчика импульсов, а управляющие входы управляемого генератора импульсов и второго электронного переключателя подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока управления,На чертеже изображена функциональная электрическая схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит интегратор 1, блок 2 сравнения, блок 3 управления, стабилизатор 4 амплитуды (источник образцового напряжения), переключатель 5, управляемый генератор 6 заполняющих импульсов, электронные переключатели 7 и 8, реверсивный счетчик 9.

Выход интегратора 1 соединен со входом блока 2 сравнения, выход которого соединен с первым входом блока 3 управления, второй вход которого соединен с выходом переключателя 5, на один из входов последнего подано опорное, а на другой - преобразуемое напряжение, на вход стабилизатора 4 амплитуды cлyжaщeгq в качестве биполярного источника опорного напряжения, подано вь1ходное напряжение блока 2 сравнения, второй вход которого соединен с выходом электронного переключателя 8, причем вход последнего заземлен а второй соединен с выходом переключателя 5, вход управляемого генератора 6 заполняющих импульсов соединен с одним из выходов блока 3 управления, остальные выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами переключателей . 5, 7 и 8, выход стабилизатора 4 амплитуды подключен ко второму входу интегратора, выход управляемого генератора заполняющих импульсов - ко входу электронного переключателя 7, выходы которого соединены со входами реверси. ного счетчика 9.

Рассмотрим случай, когда на вход электронного пе|реключателя 8 через переключатель 5 поступает опорное Напряже1ше U оп частота которого равна частоте преобразуемого напряжения, и оба напряжения имеют сину ;оидальную форму.

В момент времен11 to ко второму входу блока 2 сравнения подключено опорное напряжение и оп. значение которого в этот момент времени равно нулю. Интегратор 1 находится в нулевом состоянии ( U вых.у .0). с выхода стабилизатора 4 амплитуды поступает образцовое напряжение отрицательной полярности, напряжение на выходе интегратора изменяется по закону

. i«.(.

-to

в момент времени tj это напряжение достигагт значения

ii

4VV irnx t.l() CD

. ZT

. . .to .

в этот же момент времени срабатывает блок 2 сравнешя, изменяется полярность образцового напряжения и по сигналу с блока управления срабатывает электронный переключатель 8, на вход блока.сравнения подается нулевой потенциал. На1р)яжение на выходе интегратора , изменяется по закону

%«- -ic5- «- cl -.)

1

Б момент времени t-i его значение достигает рулевого уровня, т.е.

В этот Момент времени опять срабатывает блок 2 сравнения, электронный переключатель 8, изменяется полярность образцового напряжения, на второй вход блока 2 сравнения подается опорное напряжение U оп и частный цикл преобразования повторяется снова.

Обозначая интервал времени tj-ti - через Т,2, а интервал времени tj-ti - через , тогда. Подставляя (2) в (4) и преобразуя, получают

Аналогично с момента времени tj, когда полярность опорного напряжения изменяет «вой знак,

arlii il l x VCS)

1

t3

Блок управления электронным переключателем 7 срабйтьшает таким образом, что s те55 qeiffle интервалов времени реверсивный счетчик заполняемся на сложение, а в течение интервалов времени Т/ и Т - на вычитание. Тогда, учитывая, Totj- t b-t-afja где TX период опорного и преобразуемого напряжений, «.ми о Т ,.§V«)-(.j-T,) , При условии, что J)As(), где Ч сдвиг фаз между опорным и преобразуемым напряжением, после преобразований получают Л -m/1 о Д Pfar- «)-jS(),4y.cos,w где- иу - средневыпрямленное значен преобразуемого напряжения . . , и, ;. -. . т.е. функция преобразования принимает вид P5fT.|-.S(T,j-V.T,.-u,.c (9 Управляемый генератор заполняющих импу сов вьщает импульсы с частотой, пропорциональной частоте преобразуемого напряжения, т.е. число, записанное в реверсивном счетчик определяется выражением где N - число в счетчике; NO - емкость счетчика. Если переключатель 5 находится в положении, когда на его выход подключено преобр зуемое UY, напряжение ( Ч О, cos4 1), то число в реверсивном счетчике имеет значениеN-st - Формула изобретения Фазочувствктельный интегрирующий преобразователь напряжения вкод, содержащий интегратор, выход которого соединен с первьш входом блока сравнения, блок управления, первый вход которого подключен к выходу блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью, упрощения схемы и повьпиения точности преобразования, в него введены стабилизатор амплитуды, переключатель, управляемый генератор импульсов, два электронных переключателя и реверсивш 1й счетчик, причем вход стабилизатора амплитуды соединен с выходом интегратора, второй вход которого соединен со второй группой, а вход стабилизатора амплитуды подключен к -первому входу блока управления и выходу блока сравнения, первый вход переключателя подключен к входной шине преобразователя, второй вход - к шине опорного напряжения, третий вход - к первому выходу блока .управления, а выход соединен с первым входом первого электронного переключателя и со вторым входом блока управления, второй вход первого электронного переключателя подключен к шине нулевого потенциала, управляющий вход соединен со вторым выходом блока управления, а выход подключен ко второму входу блока сравнения, выход управляемого генератора импульсов соединен со входом ,второго электронного переключателя, выходы которого подклюае ко входам реверсивного счетчика импульсов, а управляющие входы управляемого генератора импульсов и второго электронного переключателя подключены соответственно к третьел у и четвертому выходам блока управления. Источники информации, принятые по внимание при экспертизе 1.Евданов Ю. М., Харченко Р. Р., ЛинейHbie измерительные преобразователи постоянного напряжения в частоту и длительность импульсов с импульсной обратной связью. Автометрия, 1966, N1. 2.Патент Англии N 950647, кл. 64 Н, 1967