Преобразователь напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

Изобретение относится к системам контроля и управления и направлено на совершенствование преобразо вателей напряжения в код. Известен преобразователь амплиту ды напряжений в код, содержащий ген ратор разноступенчатого напряжения, образованный счетчиком и делителем напряжения, сравнивающий блок,, вь1полняю1ций функции и нуль-индикатора, ключи (логические элементы И) , на одни входы которых подаются импульсы с сравнивающего блока, вторые входы ключей подсоединены к блоку управления, выходы сравнивающего блока и блока управления через ключи подсоединены к входам счетчика, управляющего генератором разноступенсатого напряжения иднако преобразователь обладает ограниченными функциональными возмож ностями. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре образователь амплитуды синусоидаль- . ного напряжения в код, содержащий сравнивающий блок, вход которого соединен с преобразователем компенсирующего напряжения, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, к входам разрядов которого через соответствующие ключи сложения и вычитания подключены выходы блока управления, вход которого соединен с выходом блока определения знака, второй выход блока определения знака подключен к управляющим входам ключей вычитс1ния, входы блока определения знака и м прямительного блока соединены с входной «иной, выход выпрямительного блока соединен с вторым входом сравнидаощего блока, выход которого соединен с упрааляо.щими входами ключей сложения. Недостатком преобразователя является ограничение функциональных возможностей t21. 9 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобраз вателя наг1ряжения. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий генератор импульсов, выпрямительный блок, вход которого соединен с шиной входного сигнала, с первым входом первогоключа, с последовательно соединенными фазосдвигающими блоками, выходами подключенными к первым входам второго, третьего и четвертого ключей, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединвн . с выходом преобразователя ком пенсирующего напряжения, входы которого соединены с входами блока совпадения и с выходами реверсивного счетчика, к входам разрядов которого через первые входы соответствующих ключей вычитания, кроме последнего, и сложения подключены первый, второй и третий выходы блока управления, вторые входы ключей сложения соединены между собой, а ко вторым входам ключей вычитания подсоединен выход нуль-индикатора и первый вход блока управления, четвертый, первь1й пятый выходы которого соеди второй и нены соответственно со вторым входами первого, второго, ретьёго и четвертого ключей, а четвертый выход еще соединен с входом установки в нуль реверсивного счетчика, введены пятый, шестой и седьмой ключи, элемент совпадения и формирователь импульса , выход которого соединен с вторым входом блока управления, а вход соединен с выходом Постоянное блока управления и первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и первым входом шестого ключа, а вы ход соединен с входом нуль-индикато ра и выходом седьмого ключа, первый вход которого соединен с выходами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй вход сое динен с выходом Переменное блока управления, пятый выход которого со единен с первым входом элемента совпадения , второй вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а выход соединен со входом управления блока совпадения, при этом-второй вход шестого ключа соединен с выходом генератора импульсов, выход которого подключен ко вторым входам 4 ключей сложения, причем третий, четвертый и пятый входы блока управления соединены соответственно.с шинами Запуск, Переменное и ПостоянНа фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя напряжения; на фиг. 2-3 - временные диаграммы работы преобразователя. Устройство содержит преобразователь компенсирующего напряжения (ПКН) 1, блок 2 совпадения, реверсив(ый счетчик 3, ключи вычитания импульсов, ключи 5 сложения импульсов, элемент 6 совпадения, формирователь 7 импульса, блок 8 управления, нульиндикатор 9, фазосдвигающие блоки 10, ключи 11-12 пропускания сдвинутых по фазе напряжений, ключ 13. блок И сравнения, выпрямительный блок 15, ключ 16 пропускания импульсов от генератора, генератор 17 импульсов, шина 13 Постоянное, шина 19 Переменное, шина 20 Запуск, выходы 21-25 Постоянное, Переменное, О, 1, 2 блока управления. На временных диаграммах обозначены входное преобразуемое напряжение И 2б, напряжение 27 на выходе выпрямительного блока, напряжение 2830 на выходе фазосдвигающих блоков со сдвигом фазыЧ,, Чэ, соответственно, импульсы 31-33, поступающие на суммирующие входы {+) соответствующих групп разрядов реверсивного счетчикаоСд, d, dq и на вычитающие входы {-), импульсы 3 на выходе генератора импульсов, напряжение 35 компенсации на выходе ПКН, импульсы Зб на выходе нуль-индикатора, импульсы 37 на входе устройства управления. Работу преобразователя напряхчения рассмотрим на примере устройства с тремя разрядами счетчика. В начале преобразования напряжения в код выдается импульс Запуск в блок 8 управления. По этому сигналу блок управления выдает сигнал для обнуления содержимого реверсивного счетчика 3 и открытия ключа 11-1. Одновременно с сигналом Запуск выдается импульс признака вида напряжения Переменное или Постоянное, Пусть на вход преобразователя подается переменное напряжение. В этом случае сигнал Переменное поступает от внешних устройств на шину 19 устройства и затем на блок управления, а на выходе 22 блока управления появляется потенциальный сигнал Переменное, открывающий ключ 12. Входное нэпряжение поступает на вход выпрямителя 15 и через открыты ключ 11-1 и ключ 12 поступает на вход нуль-индикатора. 9 и на вход вы рямителя 15. t выхода выпрямителя напряжение 27 Ua U поступает на первый вход сравнивающего блока И. В момент t Q, когда входное напряжение равно нулю, нуль-индикатор 9 вы дает .импульс, который поступает на вход блока 8 управления. Ключ П-1 закрывается. Затем появляется сигна на выходе 23 блока 8 управления и открывает ключ 11-2 для подачи на вход нуль-индикатора 9 напряжения 28 с в хода фазосдвигающего блока, выполня ющего сдвиг фазы Ч . Сигнал с выхо да 23 блока 8 управления поступает так же на вход ключей 4-1 и 5-1, которы пропускают импульсы на вход старшей группы разрядов реверсивного счетчика dg . При 1 UK I U ; срав нивающий- блок подает сигнал на первый вход ключа 16, на второй вход которого поступают импульсы от генеjaatopa импульсов 17. Ключ 16 пропускает импульсы 31, которые через отк рытые ключи старших разрядов реверсивного счетчика поступают в счетчик . При lUxl UK ключ 1б будет закрыт и импульсы в счетчик не поступают. В момент t нуль -индикатор выдает импульс на вычитание и в блок управления для переключения на работу группы средних разрядов реверсивного счетчика d-j. Вычитание происходит следующим образом. В нуль-индикатора импульс поступает на вход группы разрядов dg реверсивного счетчика через открытый ключ вычитания импульсов и вычитается из содержимого do. При поступлении этого импульса в блок 8 управления сигнал на выходе 23 блока управления снимается и появляется на выходе 24 блока управления, открывая ключи 4-2 и 5-2 средних разрядов и ключ 11, пропускающий напряжение 29 на нуль-индикатор. При переключении счетчика на di напряжение компенсации нарастает с шагом ди, который меньше шага ( 1) раз, где число разрядов в d., В момен переключения Uj окажется меньше сину соидального напряжения 27 и за смет высокой частоты генератора импульсов начинает быстро с шагом Uij приближаться к и, а затем и превысит его. Далее избудет отслеживать DX. Следующее переключение на младшие разряды произойдет в момент tn, KOI да нуль-индикатор выдаст импульс, свидетельствующий о том, что напряжение 29 на выходе фазосдвигающего блока равно нулю. На этом этапе преобразование происходит доуравновешиванием Uy минимальным шагом напряжения. Считывание информации с двоичного счетчика происходит при переходе синусоиды на максимум в момент t (фиг. 2д), когда напряжение на выходе фазосдвигающего блока . Нуль-индикатор выдает импульс, кото 6рыи через открытый элемент b совпадения проходит на открытие элемента 2 совпадения для считывания кода. Двоичный код соответствующий амплитуде синусоидального напряжения поступает на выход преобразователя . В предлагаемом преобразователе предусмотрена возможность (помимо преобразования амплитуды переменного напряжения в код) преобразования постоянного напряжения в код. Рассмотрим этот режим работы преобразователя. Пусть на вход преобразователя подается постоянное напряжение 35. В этом случае сигнал Постоянное поступает от внешних устройств одновременно с сигналом Запуск. На соответствующих выходах блока 8 управления появляются сигналы устаПостоянное. Сигнал новки в нуль установки в нуль приводит устройство в исходное состояние, а потенциальный сигнал Постоянное открывает ключ 13, который подключает выход сравнивающего блока 14 ко входу нульиндикатора 9. Сигнал Постоянное поступает также на вход формирования импульса 7, который в момент появления потенциального сигнала Постоянное tg формирует короткий импульс поступающий на вход блока 8 управления. При его поступлении в блоке управления появляется управляющий сигнал на выходе 23,который открывает ключи 4--1 и 5-1 для поступления импульсов в старшие разряды cLo реверсивного счетчика 3. Пйстоянное напряжение через выпрямитель 15 7 поступает на первый вход сравнивающ го блока 1U, иа второй вход которого поступает напряжение компенсации 0 от ПКН. Выход сравнивающего блока подключен к первому входу клю ча 1б, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов 17. Через открытый ключ 13 выход сравнивающего блока подключен также ко входу нуль-индикатора 9- Лри U|(Uj() открывается ключ 16 и импульсы 3 генератора импульсов суммируются в реверсивном счетчике (им пульсы 31). При U,((U;() (в момент времени t) т.е. при Ux) - Ux О нуль-индикатор 9 выдает импульс, ко торый вычитается из содержимого старших разрядов oLQреверсивного счетчика 3 и поступает в блок управ ления для переключения счетчика на средние разряды d. Аналогично происходит переключение двоичного реверсивного счетчика на группу младших разрядов в момент 1л и считывание, кода с реверсивного счетчика по третьему импульсу нуль-индикатора в момент tj (фиг. 3). Таким образом, преобразователь напряжения выполняет функции преобразователя амплитуды синусоидального напряжения и преобразователя постоянного напряжения. Это достигается введением двух аналоговых ключей, обеспечивающих подключение ко входу нуль-индикатора сдвинутых по фазе напряжений или разностных напряжений , и формирователя импульса, формирующего короткий импульс при появлении на его входе потенциального сигнала. Точность предлагаемого преобразователя такая же, как и у известного, время преобразования амплиту ды синусоидального напряжения где Т - период синусоидального напр жения , т.е. быстродействие, такого преобразователя в режиме преобразования амплитуды синусоидального нап ряжения одинаково, как и у известного. В режиме преобразования пос тоянного напряжения предлагаемый преобразователь обладает быстродей ствием примерно на порядок выше быстродействия обычных преобразова телей последовательного счета. 8 Формула изобретения Преобразователь напряжения, содержащий генератор импульсов, выпрямительный блок, вход которого соединен с шиной входного сигнала, с первым входом первого ключа с последовательно соединенными фазосдвигающими блоками, выходами подключенными к первым входам второго, третьего и четвертого ключей, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя компенсирующего напряжения, входы которого соединены с входами блока совпадения и с выходами реверсивного счетчика, к входак разрядов которого через первые входы соответствующих ключей вычитания, кроме последнего, и сложения подключены первый, второй и третий выходы блока управления, вторые входы ключей сложения соединены между собой, а к вторым входам ключей вычитания подсоединен выход нуль-индикатора и первый вход блока управления, четвертый, первый, второй и пятый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а четвертый выход еще соединен с входом установки в нуль реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей введены пятый, шестой и седьмой ключи, элемент совпадения и формирователь импульса, выход которого соединен с вторым входом блока управления , а вход соединен с вы ходом Постоянное блока управления и первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и первым входом шестого ключа, а выход соединен с входом нуль-индикатора и выходом седьмого ключа, первый вход которого соединен с выходами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй вход соединен с выходом Переменное блока управления, пятый выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а выход соединен с входом управления блока совпадения, при этом второй вход шестого,ключа соединен с выходом генератора импульсов, выход которого подключен к вторым входам ключей сложения, причем третий, четвертый и пятый входы блока управления соединены соответственно с шинами Запуск, Переменное и Постоянное. Источники информации , принятые во внимание при экспертизе 1. Шляндин в. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., Высшая школа, 1373, с. . 2. Авторское свидетельство СССР по заявке If , кл. Н 03 К 13/17, О .Об.79

Urn

Я

I