Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.111.1979 59567 KI. «d, 2/50 MKP l02k \h\oi UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Andrzej Libura, dr inz, Cezary Li- chodziejewski Wlasciciel patentu: Instytut Lotnictwa, Warszawa (Polska) Sposób analogowo-cyfrowego przetwarzaniu wielkosci elektrycznych i urzadzenie do przetwarzania tym sposobem Przedmiotem wynalazku jest sposób analogowo- -cyfrowego przetwarzania wielkosci elektrycznych, polegajacy na zamianie, na liczbe impulsów, ciag¬ lych wielkosci elektrycznych, na przyklad uzyska¬ my z uprzedniego przeksztalcenia dowolnych wiel¬ kosci fizycznych.Dotychczas znane sposoby i urzadzenia do ana¬ logowo-cyfrowego przetwarzania napiecia lub pra¬ ciu opieraja sie na nastepujacych zasadach: prze¬ twarzania napiecia na czas, przetwarzania napiecia na czestotliwosc, kompensacyjnej badz bezposred¬ niego kodowania. Wynik przetwarzania jest pro¬ porcjonalny do wielkosci wejsciowej, przy czym jest on obarczony bledami wynikajacymi z niesta¬ bilnosci urzadzenia w zmiennych warunkach oto¬ czenia i zasilania oraz starzenia sie elementów.Jednym ze sposobów wyeliminowania tych ble¬ dów jest stosowanie specjalnych wysokostabilnych podzespolów oraz dodatkowe stabilizowanie warun¬ ków pracy urzadzenia. Sposób taki jest jednak bar¬ dzo klopotliwy i kosztowny w realizacji, a w pew¬ nych przypadkach wrecz niemozliwy. Inny sposób zmniejszenia bledów polega na odniesieniu wyni¬ ku przetworzenia wielkosci mierzonej do znanej, stalej wielkosci odniesienia. Otrzymany iloraz cha¬ rakteryzuje sie tyiko czesciowa eliminacja wymie¬ nionych bledów.Aby uniknac tych wad i niedogodnosci opraco¬ wano nowy sposób przetwarzania analogowo-cyf- 10 15 30 25 30 rowego wielkosci elektrycznych polegajacy na tym, iz wielkosc mierzona przetwarza sie na proporcjo¬ nalna liczbe impulsów, a nastepnie od tej liczby — w czasie takiego samego przetwarzania wiel¬ kosci odniesienia — odejmuje sie sukcesywnie wy¬ nik drugiego przetwarzania, W urzadzeniu do przetwarzania, bedacym rów¬ niez przedmiotem wynalazku, zastosowano stero¬ wany przelacznik dolaczajacy kolejno zródlo po¬ miarowe i regulowane zródlo odniesienia do prze¬ twornika napieciowo-czestotliwosciowego, którego wyjscie dolaczone jest poprzez bramke elektronicz¬ na otwierana przez generator czestotliwosci wzor¬ cowej na scisle okreslony czas, do wejscia licznika rewersyjnego, który sterowany z ukladu sterowa¬ nia podaje róznicowy wynik przetwarzania na pole odczytowe oraz przez deszyfrator do odbiornika in¬ formacji. Ponadto generator czestotliwosci wzor¬ cowej i przetwornik napieciowo-czestotliwosciowy sa takimi samymi zespolami elektronicznymi oraz znajduja sie w jednakowych warunkach klimatycz¬ nych, na przyklad w jednej obudpwie, i sa za¬ silane ze wspólnego zródla.Zastosowanie urzadzenia do analogowo-cyfrowe- go przetwarzania napiecia lub pradu wedlug wy¬ nalazku umozliwia uzyskanie w sposób automa¬ tyczny wyniku przetworzenia, bedacego róznica wyników przetworzenia mierzonej wielkosci elek¬ trycznej i znanej wielkosci odniesienia. Zastoso- 59567vl'?:*¦'¦ .'¦:¦¦ "* ¦^'"¦^i*"A:,irf' ¦¦'"f'* *W ¦;¦ 1/ * '- *,...'-¦¦• 3 il * f . l .^ k i* . l »• *? ^ wanie takiego róznicowego sposobu przetwarzania umozliwia ponadto automatyczna eliminacje sta^- lego bledu przetwarzania, wynikajacego ze zmian warunków klimatycznych, zmian napiec zasilaja¬ cych lufo zmian wartosci elementów urzadzenia. 5 Eliminacja* bledu ma miejsce równiez wtedy, gdy poziom wielkosci odniesienia jest równy zero.Wówczas wynik przetwarzania odpowiada bez¬ posrednio wartosci napiecia przetwarzanego. W urzadzeniu wedlug wynalazku, generator czestotli- 10 wosci wzorcowej zbudowano w identycznym ukla¬ dzie co piFzetwc#nik napieciowo-czestotliwosciowy oraz pba te podzespoly* umieszczono we wspólnej obudowie" i zasila sie je z jednego zródla. Powoduje to eliminacje bledów przetwarzania wynikajacych 15 ze zmian warunków pracy urzadzenia oraz znacz¬ ne uproszczenie konstrukcyjne i technologiczne - r przetwornika.Dodatkowa zaleta urzadzenia jest mozliwosc na¬ stawiania poziomu zródla odniesienia, który moze 20 byc zmieniany recznie, badz automatycznie, zgod¬ nie z zalozonym programem. W zwiazku z wpro¬ wadzeniem mozliwosci regulacji poziomu wielkosci odniesienia, wynik liczbowy przetwarzania zobra¬ zowany na polu odczytowym licznika rewersyjnego wystepuje lacznie ze znakiem plus lub minus, wskazujacym czy wielkosc nieznana jest wieksza, czy mniejsza od poziomu wielkosci odniesienia.Przedmiot wynalazku jest blizej przedstawiony; na przykladzie wykonania na rySuliku;-na którym przedstawiono schemat blokowy urzadzenia* do ana-t logowo-cyfrowego przetwarzania.Jak pokazano na rysunku, tor przetwarzania sklada sie z nastepujacych podzespolów polaczo- 35 nych szeregowo: przelacznika 1, na wejsciu któ¬ rego; znajduja sie zródlo pomiarowe Z i regulowane zródlo odniesienia 3, przetwornika napieciowo-cze- stotliwosciowego 4, bramki elektronicznej 5 oraz licznika rewersywnego 6 majacego pole odczytowe 40 7 i deszyfrator 8. Deszyfrator 8 polaczony jest z odbiornikiem informacji 9.W torze sterowania urzadzenie posiada uklad sterowania 10 i generator czestotliwosci wzorcowej 11. Uklad sterowania 10, zaprogramowany automa- 45 tycznie lub recznie, jest polaczony ze zródlem od¬ niesienia 3, przelacznikiem 1, generatorem czesto¬ tliwosci wzorcowej 11, licznikiem rewersyjnym 6 i deszyfratorem 8. Natomiast generator czestotli¬ wosci wzorcowej 11 jest polaczony z bramka elek- 50 troniczna 5 i tym samym ukladem sterowania 10.Podzespoly wchodzace w sklad urzadzenia sa typowymi podzespolami elektronicznymi, przy czym generator czestotliwosci wzorcowej 11 i przetwor¬ nik napieciowo-czestotliwosciowy 4 sa takimi samy¬ mi podzespolami elektronicznymi oraz sa umiesz¬ czone we wspólnej obudowie 12 i sa zasilane z tego samego zródla. Na rysunku odnosnikami liczbowy¬ mi, umieszczonymi w kólku, oznaczono odpowied- 60 nie sygnaly sterujace, a mianowicie sygnaly: prog¬ ramowania 13, przelaczania 14, bramkowania 15, poczatkowy 16, koncowy 17, dodawania 18, odejmo¬ wania 19, kasowania 20, rejestracji 21 i przetwa¬ rzania22. ._ .*"**o ,1, Jak juz wspomniano, przelacznik- j,^terowan'y'-'z. ukladu sterowania 10, podaje kolejno. na wejscie przetwornika napieciowo-czestotliwbsciówego 4 nieznana wartosc wielkosci elektrycznej oraz zna¬ na wartosc wielkosci odniesienia. Dlatego w pierw¬ szej fazie, zwanej faza dodawania, zródlo pomiaro¬ we 2 jest polaczone poprzez przelacznik 1 z prze¬ twornikiem napieciowoHczestotliwosciowym 4, w którym mierzona wielkosc elektryczna zostaje prze¬ tworzona na proporcjonalna do jej poziomu cze¬ stotliwosci impulsów. Impulsy te doprowadzane sa: do wejscia, bramki elektronicznej 5, która otwie¬ rana jest sygnalem bramkowania 15 na scisle okre¬ slony czas. Czas ten jest wyznaczono przez gene¬ rator czestotliwosci wzorcowej Xl- sterowany z. ukladu sterowania 10 sygnalem poczatkowym 16- powodujacym wyzwolenie generatora, czestotliwo¬ sci wzorcowej 11.Na wyjsciu bramki elektronicznej 5 otrzymuje sie" liczbe impulisów proporcjonalna do czestotli¬ wosci przetwornika napieciowo-czestotliwosciowe- £0 4. Impulsy te doprowadzane sa do licznika re¬ wersyjnego 6, który w pierwszej fazie przetwarza¬ nia nastawiony jest w rstan dodawania za pomoca, sygnalu dodawania 18 pochodzacym z ukladu stero¬ wania 10. W momencie zamkniecia bramki elektro¬ nicznej 5 licznik rewersyjny 6 wskazuje na polu od¬ czytowym 7 liczbe zarejestrowanych impulsów pro¬ porcjonalna do wielkosci mierzonej.Na' tym zostala zakonczona pierwsza faza prze¬ twarzania, a wiec wynik przetworzenia przechowy¬ wany jest w liczniku rewersyjnym 6, a deszyfra¬ tor 8 jest zamkniety. Jednoczesnie z zamknieciem bramki elektronicznej po pierwszej fazie przetwa¬ rzania generator czestotliwosci wzorcowej 11 wy¬ syla sygnal koncowy 17 do ukladu sterowania 10.Nastepuje druga faza przetwarzania zwana faza odejmowania. Sygnal koncowy 17, z pewnym opóz¬ nieniem lub bezposrednio, powoduje wyslanie z. ukladu sterowania 10 nastepujacych sygnalów ste¬ rujacych: programowania 13, przelaczania 14, po¬ czatkowego 16 i odejmowania 19.Sygnal przelaczania 14 przelacza wejscie prze¬ lacznika na zródlo odniesienia 3, przy czym poziom jego wielkosci zostaje ustalony sygnalem progra¬ mowania 13. Poziom wzorcowej wielkosci elek¬ trycznej moze byc ustawiony od zera do warto¬ sci maksymalnej. Wielkosc odniesienia zostaje przetworzona w przetworniku napieciowo-czesto- tliwosciowym 4, podobnie jak w fazie dodawania na czestotliwosc impulsów, które przez bramke elektroniczna 5 doprowadzane sa do wejscia licz¬ nika rewersyjnego 6.Bramka elektroniczna 5 otwarta jest przez ge¬ nerator czestotliwosci wzorcowej 11 w ciagu do¬ kladnie tego samego okresu czaisu co w fazie do¬ dawania. Poniewaz sygnalem odejmowania 19 licz¬ nik rewersyjny 6 zostal przestawiony w stan odej¬ mowania, wiec w momencie zamkniecia bramki elektronicznej 5, konczacym druga faze przetwa¬ rzania, licznik rewersyjny 6 wskaze na polu odczy¬ towym 7 liczbe impulsów proporcjonalna do róz¬ nicy mierzonej wielkosci i wielkosci odniesienia.39567 6 Wraz z zamknieciem bramki elektronicznej 5 po¬ jawiaja sie kolejno sygnaly koncowy 17 i reje¬ stracji 21.Sygnal rejestracji 21 powoduje przeslanie do odbiornika informacji 9 wyniku obu faz przetwa¬ rzania, zakodowanego w deszyfratorze 8 w odpo¬ wiednim kodzie. Nastepnie uklad sterowania 10 poprzez wyslanie sygnalu kasowania 20 powoduje skasowanie stanu licznika rewersyjnego 6, konczac tym samym jeden cykl przetwarzania analogowo- cyfrowego. Nastepnie, zgodnie z programem dziala¬ nia ukladu sterowania 10, rozpoczyna sie nastep¬ ny cykl przetwarzania lub uklad sterowania 10 czeka na zewnetrzny sygnal przetwarzania 22 po¬ budzajacy urzadzenie do dzialania. PL