MD413Z - Dispozitiv de conversie analogic-digitală de precizie înaltă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la automatică şi tehnica de măsurare, precum şi la tehnica de recunoaştere a imaginilor şi poate fi utilizată în sistemele de control şi înregistrare a semnalelor, obţinute de la senzori de informaţie telemetrică, în robototehnică, în tehnica telecomunicaţiilor, în tehnica medicală la observarea şi controlul parametrilor fiziologici ai obiectelor biologice etc.Dispozitivul de conversie analogic-digitală de precizie înaltă conţine, unite consecutiv, un convertor analogic-digital (1), un comutator-demultiplexor (2) cu două ieşiri pentru conectarea/deconectarea regimului de prelucrare statistică, un bloc de prelucrare statistică (3), care include un dispozitiv de sortare (3.1) şi un calculator al valorii medii (3.2); un comutator-multiplexor (4) cu două intrări, un port de ieşire (5) al dispozitivului. Totodată a doua ieşire a comutatorului demultiplexor (2) este conectată la a doua intrare a comutatorului-multiplexor (4).Rezultatul invenţiei constă în posibilitatea funcţionării dispozitivului în două regimuri în funcţie de tipul semnalului.

Description

Invenţia se referă la automatică şi tehnica de măsurare, precum şi la tehnica de recunoaştere a imaginilor şi poate fi utilizată în sistemele de control şi înregistrare a semnalelor, obţinute de la senzori de informaţie telemetrică, în robototehnică, în tehnica telecomunicaţiilor, în tehnica medicală la observarea şi controlul parametrilor fiziologici ai obiectelor biologice etc.

Este cunoscut dispozitivul de conversie analogic-digitală, care include un convertor analogic-digital unit cu un port de ieşire [1].

Dezavantajul acestui dispozitiv constă în eroarea iregulară mare a conversiei, deoarece dispozitivul converteşte semnalul de intrare, compus dintr-un semnal util şi zgomot iregular.

Mai este cunoscut filtrul coerent al valorilor medii şi al mediei aritmetice pentru eliminarea zgomotului din semnalul ecranului tactil, care include ecranul tactil şi un controler al acestuia, conectat la bornele ecranului. Controlerul conţine un bloc de sortare în creştere a semnalelor după valoare şi un bloc de calcul al valorii medii, conectate cu un convertor analogic-digital [2].

Dezavantajul acestui filtru constă în viteza de conversie scăzută din cauza prelucrării statistice.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în posibilitatea conectării/deconectării regimului de prelucrare statistică, majorând astfel precizia dispozitivului/rapiditatea funcţionării acestuia.

Dispozitivul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine, unite consecutiv, un convertor analogic-digital, un comutator-demultiplexor cu două ieşiri pentru conectarea/deconectarea regimului de prelucrare statistică, un bloc de prelucrare statistică, care include un dispozitiv de sortare şi un calculator al valorii medii; un comutator-multiplexor cu două intrări, un port de ieşire al dispozitivului. Totodată a doua ieşire a comutatorului demultiplexor este conectată la a doua intrare a comutatorului-multiplexor.

Rezultatul invenţiei constă în posibilitatea funcţionării dispozitivului în două regimuri în funcţie de tipul semnalului.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă schema structurală a dispozitivului.

Dispozitivul de conversie analogic-digitală conţine un convertor analogic-digital 1 de orice tip, ieşirea căruia este conectată la intrarea unui comutator-demultiplexor 2. Prima ieşire a comutatorului-demultiplexor 2 este conectată la intrarea unui dispozitiv de sortare 3.1 a unui bloc de prelucrare statistică 3 a valorilor măsurate, a doua ieşire a comutatorului-demultiplexor 2 este conectată la a doua intrare a unui comutator-multiplexor 4. Blocul de prelucrare statistică 3, la rândul său, este compus din dispozitivul de sortare 3.1 şi dintr-un calculator al valorii medii 3.2. Ieşirea dispozitivului de sortare 3.1 este conectată la intrarea calculatorului valorii medii 3.2, ieşirea căruia este conectată la prima intrare a comutatorului-multiplexor 4, conectat cu ieşirea la intrarea unui port de ieşire 5 al dispozitivului.

Dispozitivul de conversie analogic-digitală funcţionează în două regimuri.

În regimul fără prelucrarea statistică a datelor datele parcurg circuitul: convertorul analogic-digital 1, comutatorul-demultiplexor 2, comutatorul-multiplexor 4, portul de ieşire 5.

În regimul cu prelucrarea statistică a datelor datele parcurg circuitul: convertorul analogic-digital 1, comutatorul-demultiplexor 2, dispozitivul de sortare 3.1, calculatorul valorii medii 3.2, comutatorul-multiplexor 4, portul de ieşire 5. În acest regim, intervalul de timp măsurat de la începutul citirii semnalului de intrare până la ieşirea acestuia în formă digitală se măreşte proporţional cu volumul memoriei dispozitivului de sortare 3.1.

În regimul cu prelucrarea statistică a datelor se utilizează algoritmul, conform căruia semnalul lent variabil este citit cel puţin de 10 ori şi rezultatul se introduce în memoria dispozitivului de sortare 3.1. Sub semnalul lent variabil se subînţelege valoarea constantă a semnalului pe toată perioada citirii convertorului analogic-digital 1. Drept exemplu de acest tip de semnal poate servi: presiunea, compoziţia gazului în conductele de gaz, gazgoldere, tensiunea bateriilor - surse de electricitate. Timpul schimbării semnalului în cazurile indicate este mai mare de 0,1 s, iar timpul de citire a convertorului analogic-digital de viteză medie este de ~10-6 s.

În dispozitivul de sortare 3.1 se efectuează sortarea valorilor recepţionate în creştere, începând de la adresa nulă - valoarea minimă A0, Al fiind o valoare mai mare decât la adresa precedentă şi aşa mai departe, până la valoarea maximă.

La finisarea sortării în calculatorul valorii medii 3.2 se salvează valorile măsurate în afară de valorile cele mai mici şi cele mai mari, care se neglijează. Numărul valorilor sortate şi salvate se determină după mărimea primei σ în intervalul 0,6…0,68 al distribuţiei normale Gauss. În aşa mod, prin blocul de sortare 3.1 se efectuează filtrarea - alegerea pentru prelucrarea de mai departe.

Prin calculatorul valorii medii 3.2 se determină valoarea medie a valorilor salvate conform formulei:

, unde:

µ - valoarea aritmetică medie;

n - numărul măsurărilor;

i = 1…n - indexul măsurării curente;

xi - valoarea semnalului măsurat.

Valoarea obţinută se înregistrează în portul de ieşire 5 al dispozitivului.

Dispozitivul poate fi realizat integral pe baza unui cristal al schemei integrale şi poate fi conectat direct la un dispozitiv de indicare, de înregistrare sau de transmitere a datelor.

Exemplu

De exemplu, la intrare este aplicat semnalul +3,0 V şi de convertorul analogic-digital 1 au fost înregistrate 10 valori (vezi tabelul, coloana „Valorile măsurate”). După sortare şi neglijarea celor mai mici şi celor mai mari valori, au fost obţinute valorile filtrate (vezi tabelul, coloana „Valorile sortate”, elementele evidenţiate).

În urma calculării valorii aritmetice medii filtrate se obţine o valoare mai apropiată de valoarea semnalului aplicat decât valoarea aritmetică medie fără prelucrarea statistică.

Tabel

Pasul măsur. Valorile măsurate Valoarea medie Valorile sortate Valoarea medie sortată 1 3,0 2,1 2 3,1 2,3 3 3,0 2,83 4 2,1 2,95 5 2,95 3,0 6 2,83 3,0 7 4,5 3,05 8 2,3 3,1 9 5,6 4,5 10 3,05 5,6 3,243 2,988333333

1. GB 2452751 A 2009.03.18

2. US 20080224912 A1 2008.09.18

Claims (1)

1. Dispozitiv de conversie analogic-digitală de precizie înaltă, care conţine, conectate consecutiv, un convertor analogic-digital, un comutator-demultiplexor cu două ieşiri pentru conectarea/deconectarea regimului de prelucrare statistică, un bloc de prelucrare statistică, care include un dispozitiv de sortare şi un calculator al valorii medii; un comutator-multiplexor cu două intrări, un port de ieşire al dispozitivului, totodată a doua ieşire a comutatorului demultiplexor este conectată la a doua intrare a comutatorului-multiplexor.