CS210148B1 - Číslicově analogový převodník převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru elektroniky a měření . Dosud je nutné pro vytvoření převratné hodnoty fyzikální veličiny použít přídavné deličky pracující v paralelním nebo sériovém kódu . Obvody deličky zvyšují náklady a snižují spolehlivost výsledného měřicího zařízení. Hlavní výhodou převodníků změřené fyzikální veličiny na napětí, úměrné její převratné hodnotě podle vynálezu je jednoduchost a přesnost provedení požadované operace. Další výhodou je bezprostřední uskutečňování převodu v reálném čase se zanedbatelným zpožděním. Podstata vynálezu číslicově analogového převodníku převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny, obsahující zdroj diskrétní číselné informace o měřené veličině, připojený na pamětový obvod, jehož výstupy jsou propojeny se spínacími vstupy spínačů uzemněných jedním svým koncem, spočívá v tom, že kontaktní vstup každého spínače je připojen na jeden konec jemu příslušného odporu vodivosti sítě. Vodivosti těchto odporů mají váhové koeficienty 1, 2, 4, ... ............. 2n“1. Výstup zdroje konstantního proudu je spojen přes společný uzel jednak s druhými konci všech odporů vodivostní sítě, jednak s jedním koncem odporu volitelné velikosti, jehož druhý konec je uzemněn, a jednak se vstupem koncového zesilovače

Description

Vynález se týká oboru elektroniky a měření .

Dosud je nutné pro vytvoření převratné hodnoty fyzikální veličiny použít přídavné děličky pracující v paralelním nebo sériovém kódu .

Obvody děličky zvyšují náklady a snižují spolehlivost výsledného měřicího zařízení.

Hlavní výhodou převodníků změřené fyzikální veličiny na napětí, úměrné její převratné hodnotě podle vynálezu je jednoduchost a přesnost provedení požadované operace. Další výhodou je bezprostřední uskutečňování převodu v reálném čase se zanedbatelným zpožděním.

Podstata vynálezu číslicově analogového převodníku převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny, obsahující zdroj diskrétní číselné informace o měřené veličině, připojený na paměťový obvod, jehož výstupy jsou propojeny se spínacími vstupy spínačů uzemněných jedním svým koncem, spočívá v tom, že kontaktní vstup každého spínače je připojen na jeden konec jemu příslušného odporu vodivosti sítě. Vodivosti těchto odporů mají váhové koeficienty 1, 2, 4, ...

...... 2ⁿ“1. Výstup zdroje konstantního proudu je spojen přes společný uzel jednak s druhými konci všech odporů vodivostní sítě, jednak s jedním koncem odporu volitelné velikosti, jehož druhý konec je uzemněn, a jednak se vstupem koncového zesilovače.

Vynález se týká číslicově analogového převodníku převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny.

Známé Číslicově analogové převodníky přetvářejí číslo N, vyjádřené obvykle ve dvojkovém kódu, na napětí, které je lineární funkcí čísla N. Číslo N představuje nejČastěji výsledek číslicově změřené hodnoty určité fyzikální veličiny. Údaj o n-bitovém čísle N je reprezentován v paralelním dvojkovém kódu souborem logických stavů O” nebo ”1° v n uzlech elektrického obvodu, nichž jsou vedeny odpory s hodnotami R,

2R, 4R, 2ⁿ1 R do výstupního společného uzlu takto vytvořené sítě odporů. Napětí v tomto uzlu je pak přímo úměrno číslu N nebo jeho algebraickému doplňku N s 2^-1 - N.

Potřebujeme-li na výstupu získat napětí, které je přímo úměrné převratné hodnotě čísla N, musíme nejprve provést číslicovou operaci N^-= 1/N. Nevýhodou známých převodníků pro vytvoření převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny je tedy nutnost použití přídavné děličky, pracující v paralelním nebo sériovém kódu. Obvody děličky zvyšují a snižují spolehlivost výsledného měřicího zařízení.

Hlavní výhodou převodníku změřené fyzikální veličiny na napětí, úměrné její převratné hodnotě podle vynálezu je jednoduchost a přesnost provedení požadované operace. Další výhodou je bezprostřední uskutečňování převodu v reálném čase se zanedbatelným zpožděním. Provedení operace Ν*ξ 1/N pomocí známých číslicových děliček je zdlouhavé zejména pří použití děličky, pracující v sériovém kódu. Vzniklé Časové zpoždění může být na závadu zejména v případech, kdy je převodník součástí zpětnovazební smyčky v soustavě automatické regulace.

Podstata vynálezu číslicově analogového převodníku převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny, obsahující zdroj diskrétní číselné informace o měřené veličině, připojený na paraětový obvod, jehož výstupy jsou propojeny se spínacími vstupy spínačů uzemněných jedním svým koncem, spočívá v tom, že kontaktní vstup každého spínače je připojen na jeden konec jemu příslušného odporu vodivostní sítě. Vodivostí těchto odporů mají váhové koeficienty 1, 2, 4, ..., 2ⁿ1. Výstup zdroje konstantního proudu je spojen přes společný uzel jednak s druhými konci všech odporů vodivostní sítě, jednak s jedním koncem odporu volitelné velikosti, jehož druhý konec je uzemněn, a jednak se vstupem koncového zesilovače.

Příklad zapojení analogového převodníku podle vynálezu je znázorněn na výkrese, který představuje blokové schéma.

Na obrázku je výstup zdroje konstantního proudu 1 připojen přes společný uzel 100 jednak na jeden konec odporu 2. volitelné velikosti, jehož druhý konec je uzemněn, jednak na konce odporů 3_» £.» íí vodivostní sítě a jednak na vstup koncového zesilovače 400. Zdroj 300 základní informace o měřené veličině je svým výstupem připojen na vstup paměťového obvodu 200, jehož výstupy jsou propojeny se spínacími vstupy spínačů 10,

20, 30, 10n, uzemněných jedním svým koncem. Na kontaktní vstup každého spínače 1 0, 20:,

30, 10n je připojen druhý konec jemu přísluŠného odporu 3^ 4^ N vodivostní sítě.

Vlastní činnost zařízení je tato: výsledek číslicově změřené hodnoty fyzikální veličiny ve tvaru binárního čísla N je přenesen ze zdroje 300 diskrétní číslicové informace do paměťového obvodu 200 vždy na konci zvoleného měřicího intervalu. Výstupy paměťového obvodu 200 jsou spojeny se spínacími vstupy spínačů 1 0, 20, 30, 1^Qn♦ Tyto spínače reagují na napěťovou úroveň na svém spínacím vstupu tak, že úroveň log ”0” spínač rozpojí a úroveň log ”1” spínač sepne.

Z toho plyne, že počet sepnutých spínačů a tím i počet připojených odporů odpovídá počtu log ”1” v binárním čísle. Odpory 3,

4, 2» vytvoří vodivostní sít. Připojené odpory 3., 4·, 5., N vodivostní sítě vytvoří svojí paralelní kombinací výsledný odpor, jehož převratná hodnota je úměrná nastavenému binárnímu číslu N. Tato úměrnost přesně platí, mají-li odpory hodnoty s váhou 1, 2, 4, 8, ...... Vstupuje-li nyní do paralelní kombinace odporu 2^ volitelné velikosti a výsledného odporu vodivostní sítě konstantní proud ze zdroje 1, pak v uzlu 100 vznikne napětí úměrné výslednému odporu vodivostní sítě, a tedy číslu N, udávajícímu převratnou hodnotu změřené fyzikální veličiny.

Volbou velikosti lze měnit základní rozsah napěťové úrovně, ve kterém se napětí bude měnit, v závislosti na vstupním binárním čísle N, Bude-li např. výsledek měření ve tvaru šestimístného binárního čísla, bude základní měřicí rozsah rozdělen na 128 diskrétních napěťových úrovní, odpovídajících 128 možným stavům tohoto binárního čísla. Výsledné napětí, vytvořené průtokem konstantního proudu vodivostní sítí, pak ovládá koncový zesilovač 400, který převádí toto napětí na proud, jehož velikost, je přímo úměrná velikosti napětí v uzlu 100.

Převodník převratné hodnoty změřené fyzikální veličiny je využitelný především k měření nízkých kmitočtu. Potřebujeme-li znát přesnou hodnotu nízkého kmitočtu f, musíme měřit dobu jeho periody T = 1/f, nebot čítačová metoda, založená na měření počtu průchodů periodického signálu nulovou prahovou úrovní vyžaduje příliš dlouhou dobu. To je nepřípustné v případech, kdy se kmitočet náhodně mění a přesné měření musíme provést třeba v době jedné nebo jen několika period. Změříme-li však přesně dobu periody T, musíme určit kmitočet výpočtem ze vzorce f = 1/T. Při použití převodníku podle vynálezu vsak tato nutnost odpadá, nebot na jeho výstupu získáme napětí, které je přímo úměrné hodnotě kmitočtu f. Podobně můžeme převodník výhodně použít k měření rychlosti pohybu jakéhokoli tělesa nebo částice hmoty. Čítačovou metodou změříme dobu T pohybu tělesa nebo částice mezi dvěma body v prostoru, jejichž vzdálenost s je částí dráhy pohybujícího se tělesa. Číslicově změřenou dobu T uložíme do paměti, na jejíž výstup je připojen převodník podle vynálezu. Na výstupu převodníku pak získáme napětí, které je přímo úměrné střední rychlosti v = s/T tělesa, za kterou se pohybovalo mezi dvěma zvolenými body v prostoru. Převodník podle vynálezu lze tedy výhodně použít v měřicích rychlosti vozidel nebo počáteční rychlosti střel v balistice.

Claims (1)

1. Číslicově analogový převodník převratné nacími vstupy spínačů, uzemněných^jedním hodnoty změřené fyzikální veličiny, obsahu- svým koncem, vyznačující se tím, že kontakt jící zdroj diskrétní číslicové informace ní vstup každého spínače /10, 20,^30, 10n/ o měřené veličině, připojený na paměťový , je připojen na jeden konecjemu pnslušneobvod, jehož výstupy jsou propojeny se spí- ho odporu /3, 4, 5, N/ vodivostní site, přičemž vodivosti těchto odporů mají váhové koeficienty 1, 2, 4, 8, 2^n_“1 , a výstup zdroje /1/ konstantního proudu je přes společný uzel /100/ spojen jednak s druhými konci všech odporů /3, 4, 5, N/ vodivostní sítě, jednak s jedním koncem od· póru /2/ volitelné velikosti, jehož druhý konec je uzemněn, a jednak se vstupem koncového zesilovače /400/.