SU741452A1 - Преобразователь переменного напр жени в цифровой код - Google Patents

Description

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники диапазонов инфранизких и звуковых частот. Преобразователь может использоваться при экспериментальном определении частотных характеристик четырехполюсников, при акустических измерениях, исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофизике .

Известен преобразователь переменного напряжения.в цифровой код с промежуточным превращением входной величины' в пропорциональное ей приращение частоты импульсной последовательности, содержащий триггер, блок сравнения, генератор опорной частоты, ключ, счетчик импульсов [1]. Однако это устройство имеет низкую точность преобразо- ² вания.

Известен преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий измерительный частотный 2 преобразователь, подключенный через смеситель частоты, вход которого соединен с выходом автогенератора, к счетчику импульсов, блок управления [2] .

Однако такое устройство имеет низкую точность преобразования и ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий преобразователь код-аналог, измерительный частотный преобразователь, смеситель частоты, реверсивный счетчик импульсов, автогенератор, блок управления, введены запоминающее устройство и -счетчик импульсов, причем выход смесителя частоты соединен с входом счетчика импульсов, а вход преобразователя код-аналог с выходом запоминающего устройства, входы которого соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика импульсов и блока управления .

Структурная электрическая схема преобразователя переменного напряжения в цифровой код приведена на фиг. 1; временные диаграммы его работы изображены на фиг. 2 и 3.

Описываемый преобразователь содержит преобразователь 1 код-аналог, измерительный частотный преобразователь 2, смеситель ’3 частоты, счетчик 4 импульсов, запоминающее устройство 5, реверсивный счетчик б импульсов, автогенератор 7, блок 8 управления.

- На вход преобразователя поступает обрабатываемое напряжение U_Bx(SH> =U_o*U_msinat (эпюра 9 на фиг. 2). Измерительный частотный преобразователь 2 превращает этот сигнал в частотно-модулировэнную последовательность импульсов с частотой O>(at)= ^o^+'kUp+kUmsin at, где k - крутизна модуляционной характеристики. Смёситель 3 выделяет сигнал разностной частоты ω (at) Если Co₀ ⁺kU₀ и, например,

U>_o+kkJ₀ , то выходная частота смесителя изменяется во времени в соответствии с эпюрой 10 на фиг. 2 (пунктирная кривая б). В этих условиях счетчик 4 накапливает число зависящее как от величины Um , характеризующей искомое среднее значение переменного напряжения, так и от нестабильности центральной частоты измерительного частотного преобразователя и неизвестной постоянной составляющей 13_о (эпюра 11 на фиг. 2, кривая б). Используемый в рассматриваемом устройстве путь увеличения точности преобразования сведение к нулю разности частот W_o + следящей системой, состоящей из реверсивного счетчика 6 импульсов, запоминающего устройства 5 и преобразователя 1.

На суммирующий й вычитающий входы реверсивного счетчика импульсов подводятся последовательности импульсов с частотами ш(й.£)и соответственно.

Приращение результата , накапливаемого реверсивным счетчиком импульсов, за первый период обрабатываемого напряжения (приs .по эпюре 12 на фиг, 3.

Ж i (%⁺WkU_wSWQt)dt-^ f ui_rdt' Оо

- (ω_ο·ν4υ_ο~ω_Γγ I Si.

не зависит от переменной составляющей модулирующего сигнала, а определяется лцшь разностью CU_Q+k U_o (при; известной рабочей частоте Ώ. и начальном выходном напряжении преобразователя 1, равном нулю). Процесс наполнения реверсивного счетчика импульсов иллюстрируется эпюрой’ 12 на фиг. 3.

По окончании первого такта интегрирования (в момент а запоминающее устройство 5 с блока 8 приходит управляющий импульс (эпюра 13 на фиг. 3), под воздействием которого в запоминающее устройство записывается число , равное содержимому реверсивного счетчика б импульсов при . Код преобразуется в постоянное напряжение &_л~сС^_л, где сС-коэффициент передачи преобразователя 1 (эпюра 14 на фиг. 3). Сигнал^ подводится к второму входу измерительного частотного .преобразователя 2 и сдвигает его центральную частоту. Если крутизна модуляционной характеристики измерительного частотного преобразователя одинакова по обоим входам, то в течение второго такта интегрирования (при 2.-b₄<ftt<Slt₂ + 21С ) на измерительный частотный преобразователь воздействует эквивалентное входное напряжение ϋ_Βχ^(j_o-d.fA+U_msina.t. В этих условиях за интервал времени (ftt₁ ) содержимое реверсивного счетчика импульсов изменяется на величинуΜ₂4Χω₀·Μ<υ₀-ωρ/ίΐ.]θΛο(./51) (эпюра 12 на фиг. 3). Затем в запоминающее устройство 5 поступает второй импульс управления, записывается число + М₂ и т. д. В течение h-ro такта приращение содержимого реверсивного счетчика импульсов ^AAn^^UJo^+kuo-^a,P/^a](1-'koll Я·’)*’”¹

СЮ

При κά_< 2'Ειηι ιΝ\_η -О и Е N\ М const

И—ΐοο ί* (эпюра 12 на фиг. 3) числу М_о соответствует эквивалентное входное напряжение ^lJ вх э - %- о⁺ sin stt

- - ((JU _о - > I k+LI _m si n ft-t

Таким образом, на несколько периодов сигнала система автоматически изменяет постоянную составляющую напряжения до величины Е_о--|к (эпюра 14 на фиг. 3), необходимой для точной компенсации разности центральной частоты измерительного частотного преобразователя 2 и частоты автогенератора 7, В этих условиях временная зависимость выходной частоты смесителя 3 соответствует кривой а эпюры 10 на фиг. 2, а счетчик импульсов накапливает точный результат измерений N4 (эпюра 11 на фиг. 2, кривая а ), который не искажён постоянной составляющей входного напряжения и несовпадением Ц)_о и ·

Claims (2)

1. Шл ндин. В.М. Цифровые измерительные преобразрватели и приборы.

Высша  школа

м.,

1973, с. 155167 .

2. Федоров И.М, Аппаратура дл  фазочувствительных измерений в методе вызванной пол ризации. Сб. Методы изучени  псзл ризуемости горных пород переменным, током:. Свердловск, РНОО УНЦ АН СССР, 1974, С. 7581 (прототип).

//г./

(&}( (Лt)

/f U

фиг