Преобразователь переменного напряжения в код Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники диапазонов инфранизких и звуковых частот. Оно может использоваться при экспериментальном определении частотных характеристик четырехполюсников при акустических измерениях, исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофизике и т.д. Непосредственное назначение устройства преобразование в цифровой код средневыпрямленного значения переменного напряжения.

Известны цифровые измерительные приборы и преобразователи с промежуточным превращением входной величины в пропорциональное ей приращение частоты импульсной последовательности. Характеристики получаемой при этом последовательности импульсов, однозначно связанные с соответствующими параметрами сигнала, находят путем .подсчета по определенному алгоритму В КОД

числа импульсов за фиксированный интервал времени с помощью суммир пощего счетчика импульсов или реверсивного счетчика, управляемого входным напряжением tOОднако указанные устройства имеют недостаточную точность из-за нестабильности центральной частоты частотного преобразователя и при обработке сигналов переменного тока, содер 0жащих значительную постоянную составляющую неизвестной величины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный преобразователь

15 переменного напряжения в цифровой код, содержащий последовательно соединенные измерительный частотный преобразователь, смеситель частоты, де тектор нулевых биений и триггер, а также автогенератор и счетчик импульсов, подключенные соответственно ко второму входу и выходу смесителя частоты, и блок управления Г23. 3 Известный преобразователь сложен из-за наличия в его составе ряда слож ных прецизионных узлов и имеет недостаточное быстродействие, так как дляДостижения потенциально высокой точности преобразователя цифровая следящая система должна устранить рассогласование f-(v между центральной частотой измерительного частотного преобразователя и собственной частотой автогенератора, на что затрачивается значительное время, равное многим периодам сигналов. Целью изобретения является упрощение и увеличение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в код, содержащий последовательно соединенные измерительный частотный преобразователь, смеситель частоты, детектор нулевых биений и триггер, а также автогенератор и сче чик импульсов, подключе ные соответс венно ко второму входу и выходу смесителя частоты, и блок управления, введен блок обработки, информационные входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, а управляющие входы через блок управления подключены к выходам триггера, причем выход детектора нулевых биений подключен ко входу Сброс счетчика импульсов . На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 эпюры сигналов. Устройство содержит измерительный чйстотный преобразователь 1, смеситель 2 частоты, счетчик 3 импульсов, блок 4 обработки, автогенератор 5, детектор 6 нулевых биений, состоящий например, из первого фильтра 7 нижних частот, выпрямителя 8, второго фильтра ::9 нижних частот и дифференцирующего звена 10, триггер 11, блок 12 управления. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на вход устройства поступает обрабатываемое нап ряжение U (flt) inft t, где fl - ча тота этого напряжения. Измерительный частотный преобразователь (ИЧП) 1 превращает этот сигнал в частотномодулированную последовательность импульсов с частотой iu(fi)u +XU 9ittSl где - центр альная частота ЙЧД Смеситель частоты 2, на входы которого подаются напряжения с частотами 3 4(flt) от ИЧП 1 и (Wj, от автогенератора 5, образует сигнал разностной частоты l(Wldt)-tWo) Шо-Шо-|- kUslnQtl sin t (.эпюра 13 фиг. 2), причем величина U)g подобрана таким образом, чтобы выполнялось неравенство ш Шд-ш,| . В этом случае на выходе детектора 6 нулевых биений появляются перепады напряжения при переходах частоты выходного сигнала через нулевой уровень (эпюра 14 фиг. 2) По каждому перепаду сигнала детек-. тора 6 счетчик 3 сбрасывается в нуль. После сброса счетчик 3 начинает подсчитывать поступающие на его вход импульсы. За интервал времени tt, (эпюра 14 фиг. 2) счетчик накапливает результат : i-.li.I. -I... I - .-. -I -L , 1 J..г у гчали. J.(, rikiw) который при ,j по сигналу блока 12 управления переносится в блок 4 обработки. Затем счетчик 3 вновь сбрасывается в нуль выходным сигналом детектора 6, после чего за временный интервал .+ t,3 содержимое счетчика достигает величины : jdim Г би; гй а 1.и, fcum J. 1 V huJT J Код 2. при t,j также, пере- письшается в блок 4 обработки по сигналу блока 12 управления, после этого счетчик 3 начинает подсчитывать новое значение N и т.д., а блок обработки выполняет арифметические операции по формуле N -к {(N-,) (,(N,-N,з,) , определяя величину N, зависящую от искомого средневыпрямленного значения преобразуемого напряжения. При умеренных требованиях к точнос преобразования. с целью упрощения блока обработки, арифметические операции с кодами И N п можно выполнить и по формуле N жГ-5(М.) OJjj-Nu -i а LQ. зг J Формула изобретения . Преобразователь переменного напряжения в код, содержащий последовательно соединенные измерительный частотный преобразователь, смеситель частоты, детектор нулевых биений и триг гер, а также автогенератор и счетчик импульсов, подключенные соответствен но ко второму входу и выходу смесителя частоты, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения и увеличения быстродействия, в него введен блок обработки, информационные входы которого .соединены с выходами счетчика импульсов, а управляющие входы через блок зтравления подключены к выходам триггера, причем выход детектора нуле36вых. биений подключен ко входу рброс счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федоров И.М. Аппаратура для фазочувствительных измерений в методе вызванной поляризации.-Сб. Методы излучения поляризуемости горных пород переменным током. Свердловск, РИСО УНЦ АН СССР, 1974, с. 75-81. 2.Авторское свидетельство СССР ho заявке № 2756613/18-21, кл. Н 03 К 13/20, от 18.10.79 (прототип).

вкод Фиг..} Выход Управление

ift(5t;-ft);i

/

J

r

r

Фиг.1