Преобразователь неэлектрических величин в цифровой код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

вания от стабильности параметров резисторов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и точности. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь неэлектрических величин в цифровой код, содержащий источник питания, выход которого через переключатель полярности подключен к входу питания преобразователя сопротивления в напряжение, выход последнего соединен со входом масштабирующего усилителя, два резистора, трехпозиционный ключ интегратор, выход которого через нуль-орган соединен со входом блока управления, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам переключателя, полярности трехпозиционного ключа, введены второй и третий трехпозиционные ключи, первые, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходом масштабирующего усилителя, выходом источника питания и общей шиной, выходы первого и второго трехпозиционных ключей подключены через первый и второй резисторы к.инвертирующему входу интегратора,, неинвертирующий вход которого соединен с выходом третьего трехпозиционного ключа, а управляющие входы второго и третьего трехпоэиционных ключей соединены соответственно с третьим и четвертыми входами блока управления На фиг.1 представлена функциональ ная схема преобразователя; на фиг.2 временные диаграммы его работы. Устройство содержит переключатель 1 полярности, преобразователь 2 сопр тивления в напряжение/ масштабирующий усилитель 3, источник 4 питания трехпозиционный ключи 5-7, резисторы 8 и 9, интегратор 10, нуль-орган 11 блок 12 управления. На фиг.2 представлены временные диаграммы работы, где изображены,соответственно, выходы ключей 5-7, выход интегратора 10 и выход нульоргана 11. . . Устройство работает следующим образом. Напряжение- с источника 4 питания через переключатель 1 полярности поступает на одну из вершин диагонали питания измерительного моста. При этом подключение второй вершины диагонали питания к выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а инвертирующий - с одной из вершин измерительной диагонали, обеспечивает поддержание в указанной вершине измерительной диагонали потенциала, равному потенциалу на неинвертирующем входе усилителя, т.е. нулевому потенциалу. Такое включение позволя ет избавиться от необходимости использования гальванически развязан- ного источника питания. Цикл работы преобразователя осуществляется в четыре.такта. В первом такте ключи 5-7 устанавливаются соответственно в положение I, щ, П, а полярность напряжения на выходе переключателя 1 полярности соответствует полярности выходного напряжения источника 4 питания. Во втором такте ключи 5-7 по сигналу с блока 12 управления устанавливаются соответственно в положение 1 , ,1, а полярность напряжения на выходе переключателя 1 полярности меняется на противоположное. В третьем такте ключи 5-7 устанавливаются в положение iTi , I и Щ , а переключатель 1 полярности возвращается в исходное поожение. Если представить выходное напряжение усилителя 3 как аддитивную CMedb полезного сигнала Ux и сигнала помехи Un , то напряжение на выходе интегратора 10 в момент времени t равно пи, т .T : n V RlC 01 V .nл R7R;;c ог о Ъ . ) ъ где R и Rij - сопротивление резисторов 8 и 9 соответственно;С -, емкость интегратора 10; TQ.J - длительность i-ro так-та;UQ - напряжение источника питания; Uf, - напряжение помехи в i-TOM такте. При равенстве To-t Toi2. Тоз выражение можно привести к виду (,,() . г° .R. 0ЧТо четвертом такте ключи 5-7 устанавливаются в положения И, И и ш соответственно, т.е. происходит считывание Напряжения, накопленного на интеграторе 10. Момент полной компенсации напряжения фиксируется нульорганом 11. В момент tr имеем %(.)-Т„Ц|(-.о,,мО„-( oi S- OОтсюда определяем функцию преобраз вания устройства T-ft-t М x-(4%)(R74l т.е. для Ux ±Uo/2 выходной интер вал Ту изменяется на величину tT. Погрешность измерения от присут ствия помехи определяется последним членом выражения. Если помеха на протяжении всего измерительного ци ла постоянна, то лО 0. Определя ем 1 одуль этого выражения для случ гармонической помехи 11, Up, sin((jot+U При равенстве R Ro и 0 атр ЛТх 1 ( JsinCu.t+Vldt-ij sin ()db ЪТ, °° °TO Гп lUn js,-nCa;i.4) . (0 Максимальное значение погрешнос IЗшТо 1 л 1 соответствует при sin J - , т.е. при ± f (2п+1), о куда Ч +(2n-i-1)-3nfTo , где п О, 1, 2, 3 Подставляя значение lJn, U -2-, и определяя при этом относительное изменение выходного интервала Тд, имеем ,4

или для помехоподавлении в логарифмическом масштабе

u)T,

sin

,; .

50

1.Прянишников в.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. Энергия, 1976, с.253.

2.Авторское свидетельство СССР 55 № 639140, кл. Н 03 К 13/00, 1978

(прототип). что составляет для сетевой помехи с f 50 Гц при TO 100-10 с не менее 72 дБ, т.е. более чем в 100 раз больше в относительных единицах, чем у прототипа. Нестабильность частоты помехи не оказывает большого влияния на помехоподавление (например, при изменении частоты в два раза помехоподавление снижается всего на 6 дБ) . Формула изобретения Преобразователь неэлектрических величин в цифровой код, содержащий источник питания, выход которого через переключатель полярности подключен к входу питания преобразователя сопротивления в напряжение, выход последнепо соединен с входом масштабирующего усилителя, два резистора, трехпозиционный ключ, интегратор, выход которого через нуль-орган соединен -с входом блока управления, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам переключателя полярности и трехпозиционного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности, в него введены второй и третий трехпозицчонные клю- . чи, первые, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходом масштабирующего усилителя, ВЫХОДОМ источника питания и общей шиной, выходы первого и второго трехпозиционных ключей подключены через первый и второй резисторы к инвертирующему входу интегратора, неинвдртирующий вход которого соединен с выходом третьего трехпозиционного ключа, а управляю1дае входы второго и третьего трехпозиционных ключей соединены соответственнно с третьим и четвертым выходами блока управле- ния. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-ITTf