Pierwszenstwo: Opublikowano: 7.XI.1966 52280 13 IM, Id KI. 18 m, 14 mkp Tnnrr H03k J3/cz UKD IBIBLIOTEKAI Urzedu Palenlowego| Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Jerzy Pilch-Kowalczyk, mgr inz. Zd^hfcjgj HzJciypit^Hcj liiteji slaw Karolczak, mgr inz. Wieslaw Santus Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Sposób zamiany wielkosci analogowej na cyfrowa i konwerter do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób zamiany wielkosci analogowej na cyfrowa i konwerter do tego celu stosowany.Metody pomiaru wielkosci fizycznych oparte na zasadzie pomiaru cyfrowego, a zwlaszcza zamiany wielkosci fizycznych na wielkosc charakteryzujaca sie wielkoscia cyfrowa, odznaczaja sie dokladno¬ scia pomiaru nieosiagalna przy stosowaniu innych metod pomiarowych. Zasadniczym elementem w pomiarze cyfrowym jest uklad przeksztalcajacy wielkosc mierzona tak zwana analogowa na wiel¬ kosc cyfrowa. Dalsze operacje nad wielkoscia cy¬ frowa dokonywane sa w urzadzeniu pomiarowym na zasadach zrealizowanych w znanych aparatach matematycznych, tak zwanych maszynach cyfro¬ wych.Znane sposoby i urzadzenia do zamiany wielko¬ sci analogowej na cyfrowa mozna podzielic na dwie grupy.Do grupy pierwszej naleza urzadzenia dzialajace na zasadzie elektromechanicznej lub fotoelektrycz- nej dajace w efekcie wielkosc cyfrowa zwykle w formie kodu. Sposób przeksztalcenia polega na tym, ze dla cyfry kolejnego rzedu na przyklad jed¬ nostek, dziesiatek, setek, stosuje sie kolo kodowe podzielone na ilosc czesci odpowiadajaca rzedowi cyfry na przyklad jeden, dziesiec, sto. Czesci kola kodowego sa wyróznione w sposób elektryczny, a na obwodzie kola przesuwa sie suwak przekazu¬ jacy impulsy charakteryzujace jego polozenie. 10 15 20 25 80 W ten sposób tworzy sie cyfra w odpowiednim ko¬ dzie, charakteryzujaca polozenie suwaków. Wada takiego rozwiazania jest koniecznosc bardzo precy¬ zyjnej obróbki kól kodowych i mozliwosc pomylki przy równoczesnej zmianie kilku cyfr. Stosowanie takich konwerterów do pomiarów kata i predkosci obrotowej jest ograniczone.Do grupy drugiej mozna zaliczyc urzadzenie elektroniczne, których dzialanie polega na tworze¬ niu bramki o czasie trwania proporcjonalnym do wielkosci przetwarzanej. W czasie tej bramki wy¬ syla sie szereg impulsów z wysokostabilnego gene¬ ratora kwarcowego.Innym znanym sposobem zamiany wielkosci ana¬ logowej na cyfre jest porównanie wielkosci prze¬ ksztalcanej z napieciem wzorcowym. Porównujac róznice kolejnych rzedów uzyskuje sie kilka cyfr zwykle w kodzie dwójkowym.Powyzsze znane sposoby i urzadzenia elektronicz¬ ne wymagaja bardzo zlozonej budowy, wymagaja stosowania napiec wzorcowych i generatorów kwar¬ cowych co zwieksza koszt ich wykonania. Na sku¬ tek zlozonosci tych ukladów niezawodnosc ich pracy jest niewielka.Nieznane sa sposoby i urzadzenia pozwalajace na bezposrednia zamiane wielkosci analogowej na cyfrowa w ukladzie calkujacym, a znane analogowe uklady calkujace nie pozwalaja na osiagniecie od¬ powiednich dokladnosci przy dlugich czasach cal¬ kowania. 52280Dotychczasowe wady i niedomagania usuwa spo¬ sób zamiany wielkosci analogowej na cyfrowa i konwerter do stosowania tego sposobu.Sposób wedlug wynalazku, polega na tym, ze na¬ piecie odpowiadajace wielkosci analogowej calkuje sie w ograniczanym przedziale napiec, nastepnie co najmniej dwukrotnie rózniczkuje sie, a z uzy¬ skanych dwóch przeciwnego znaku impulsów pierwszy obcina sie, przy czym pozostaly impuls, który jest impulsem wyjsciowym zwrotnie podaje sie na uklad calkujacy celem chwilowego zabloko¬ wania go i powrotu tego; ukladu do stanu poczatko¬ wego, od którego operacja calkowania rozpoczyna sie od nowa. Zgodnie z powyzszym sposobem, kwantowanie w poziomie charakterystyczne dla wielkosci cyfrowych przeprowadza sie bezposrednio w czasie calkowania.Konwerter do stosowania powyzszego sposobu jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jego uklad elektryczny, a fig. 2—5 — wykresy kolejnych przebiegów napiec w ukladzie elektrycznym, przy.czym fig. 2 — przedstawia na¬ piecie na wejsciu konwertera, fig. 3 — scalkowane napiecie na wyjsciu z ukladu calkujacego, fig. 4 — zrózniczkowane napiecie wyjsciowe ukladu calku¬ jacego, a fig. 5 — druga pochodna napiecia wyj¬ sciowego ukladu calkujacego.Konwerter sklada sie z elektronicznego ukladu calkujacego J, z ukladu rózniczkujacego Rl pola¬ czonego z jednej strony z ukladem calkujacym J, a z drugiej strony ze wzmacniaczem impulsów W, oraz z drugiego ukladu rózniczkujacego R2 pola¬ czonego ze wzmacniaczem impulsów W, z wyjsciem Wy i z ukladem calkujacym J, a takze z ukladu ograniczajacego O polaczonego z ukladem calkuja¬ cym J za pomoca którego nastawia sie przedzial calkowania.Uklad calkujacy J jest zaopatrzony w lampe VI, której anoda jest przylaczona do siatki wtórnika katodowego zbudowanego na lampie V2, przy czym katoda lampy V2 przylaczona jest do siatki lam¬ py Tl przez kondensator calkujacy C Zastosowanie w tym przypadku wtórnika katodowego na lam¬ pie V2 uzasadnione jest dwoma wzgledami: sepa¬ racja wyjscia oraz zapewnieniem szybkiego powro¬ tu ukladu do stanu poczatkowego. Do anody lam¬ py VI dolaczony jest takze uklad ograniczajacy O z lampa VS, celem ustalenia kwantu napiecia cal¬ kowanego. Uklad ograniczajacy O zaopatrzony jest w potencjometr P, umozliwiajacy zmiane wielko¬ sci kwantu.Katoda lampy V2 przez pierwszy uklad róznicz¬ kujacy Rl przylaczona jest do wzmacniacza W impulsów. Wzmacniacz W przesuwa faze o 180°.Do wzmacniacza W przylaczony jest drugi uklad rózniczkujacy R2 zaopatrzony w diode D, przezna¬ czona do obcinania dodatnich impulsów. Z diody D przeprowadzone jest polaczenie na wyjscie Wty.Ponadto ten sam punkt polaczony jest z siatka czynna lampy VI. Dzieki temu pojawienie sie ujemnego impulsu na diodzie D powoduje chwilowe 5 zablokowanie lampy VI i powrót ukladu calkuja¬ cego do stanu poczatkowego.Wyzej opisany konwerter dziala w sposób naste¬ pujacy. Podane na wejscie We napiecie stale lub wolnozmienne zostaje scalkowane w ukladzie cal- 10 kowania. Przedzial calkowania nastawiany jest po¬ tencjometrem P w ukladzie ograniczajacym O. Po dokonaniu calkowania w powyzszym przedziale, na¬ stepuje wyzwolenie ujemnego impulsu na wyjsciu Wy, dzieki rózniczkowaniu calkowanego napiecia 15 w obwodach Rl i R2 oraz wzmocnieniu przez wzmacniacz W. W ukladzie rózniczkujacym R2 po¬ jawia sie na poczatku przedzialu calkowania impuls dodatni, który ulega obcieciu przez diode D oraz na koncu przedzialu calkowania impuls ujem- so ny, który jest impulsem wyjsciowym. Impuls ten ponadto, podawany jest na druga siatke czynna lampy VI, gdzie powoduje chwilowe zablokowanie ukladu calkujacego J i powrót jego do stanu po¬ czatkowego, po czym cykl zaczyna sie na nowo. 2B W wyniku dzialania powyzszego konwertera uzy¬ skuje sie ilosc impulsów w czasie wprost proporcjo¬ nalna do wielkosci napiecia na wejsciu. PL