SU1216828A1 - A.c.voltage-to-digital converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использовать- с  дл  преобразовани  средневыпр м- ленного значени  переменного напр жени  в код. Изобретение позвол ет повысить надежность и быстродействие устройства, что достигаетс  тем, что в устройство, содержащее измерительный частотный преобразоратель 2, блок 3 вычитани  частот, ключ 6, счетчик 7 импульсов, реверсивный счетчик импульсов 11, блок 13 сравнени , введен преобразователь 12 код-частота. 2 ил. (ЛThe invention relates to a measurement technique and can be used to convert a mean voltage value of a variable voltage into a code. The invention allows to improve the reliability and speed of the device, which is achieved by the fact that the device containing measuring frequency converter 2, frequency subtraction unit 3, key 6, pulse counter 7, reversible pulse counter 11, comparison unit 13, code-frequency converter 12 is inserted . 2 Il. (L

Description

фиг. /FIG. /

Изобретение относитс  к измерительной технике в диапазонах инфра- ни зких и звуковых частот и оно може использоватьс  при экспериментальном определении амплитудно-фазовых частотных характеристик четырехполюсников ,;; при акустических измерени х , исследовани х в области систем автоматического управлени  и регулировани , в геофизике, биофизике , акустике, океанологии дл  преобразовани  в цифровой код сред- невьтр мленного значени  переменног напр жени .The invention relates to a measurement technique in the range of infrared and sound frequencies and it can be used in the experimental determination of the amplitude-phase frequency characteristics of quadrupoles, ;; in acoustic measurements, research in the field of automatic control and regulation systems, in geophysics, biophysics, acoustics, and oceanology for conversion into a digital code of the average value of an alternating voltage.

Цель изобретени  - повышение надежности ,и быстродействи  преобразовател .The purpose of the invention is to increase the reliability and speed of the converter.

На фиг.1 приведена функциональна схема преобразова тел ; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Figure 1 shows the functional diagram of the transformation of bodies; figure 2 - timing charts of his work.

Преобразователь содержит входную шину 1, измерительный частотный преобразователь 2, блок 3 вычитани  частот с входами 4 и 5, ключ 6, счетчик 7 импульсов, выходные шины 8 преобразовател , входы 9 и 10 реверсивного счетчика 11 импульсов, преобразователь 12 код-частота, блок 13 управлени .The converter includes an input bus 1, a measuring frequency converter 2, a frequency subtraction unit 3 with inputs 4 and 5, a key 6, a pulse counter 7, the output buses 8 of the converter, inputs 9 and 10 of a reversing counter 11 pulses, a code-frequency converter 12, block 13 management

На временной диаграмме (фиг.2) обозначено: 14 - напр жение на входной шине 1; 15 - напр жение на выходе измерительного частотного преобр зовател ; 16 - напр жение на выходе преобразовател  12; 17 - напр жение выходе блока 3; 18 - напр жение на выходах блока 13.The timing diagram (Fig. 2) indicates: 14 is the voltage at the input bus 1; 15 - voltage at the output of the measuring frequency converter; 16 is the output voltage of the converter 12; 17 is the output voltage of block 3; 18 - voltage at the outputs of block 13.

Блок 13 управлени  может быть выполнен в виде ждущего мультивибратора .The control unit 13 can be made in the form of a standby multivibrator.

В исходном состо нии при i О реверсивный счетчик 11 и счетчик 7 установлены в нуль. На вход устройства подаетс  обрабатьшаемое напр жение U(t) , где Uf, и ft - соответственно амплитуда и частота этого напр жени  (эпюра 14 на фиг. 2). Измерительный частотный .преобразователь 2 превращает сигнал U(t) в частотно-модулированную последовательность импульсов (эпюра 15 на фиг.2) с частотой cJfQt) где сОк% уи.г1 .)о - девиаци  частоты; Оо и J - центральна  часто та и крутизна модул ционной характеристики . На суммирующий вход ре- версивного счетчика 1I поступает выходной сигнал с частотой cxJ(Sit 1 ,In the initial state at i О, the reversible counter 11 and the counter 7 are set to zero. The input voltage U (t), where Uf, and ft are the amplitude and frequency of this voltage, is applied to the input of the device (plot 14 in Fig. 2). Measuring frequency converter 2 transforms the signal U (t) into a frequency-modulated sequence of pulses (plot 15 in Fig. 2) with frequency cJfQt) where OC% vi.y.y.) o is the frequency deviation; Oo and J are the central frequency and slope of the modulation characteristic. The summing input of the reverse counter 1I is outputted at a frequency cxJ (Sit 1,

на вычитающий вход - сигнал обратной св зи с выхода преобразовател  12 с частотой О КМ , где N- содержимое реверсивного счетчика 11; Х - коэффициент передачи преобразовател  12. При t %0 N измен етс  в соответствии с уравнением TdN/c/t + KN cj(5|f). Его решение , обращающеес  в нуль, при имеет вид:to the subtracting input is a feedback signal from the output of the converter 12 at a frequency of 0 km, where N is the content of the reversing counter 11; X is the transfer coefficient of converter 12. At t% 0, N is changed in accordance with the equation TdN / c / t + KN cj (5 | f). Its solution, which vanishes, has the form:

N.41N.41

).).

О. ABOUT.

5ihQt-2TS(os«t-e 5ihQt-2TS (os "t-e

   

-KiliTT-KiliTT

(1(one

))

Временна  зависимость частоты uJ KN сигнала обратной св зи представлена на эпюре 16 (фиг.2). The time dependence of the frequency uJ KN of the feedback signal is shown in plot 16 (Fig. 2).

Блок 3 вырабатьтает сигнал с частотой uW J равной модулю разности частот сигналов, поступающих на ее входы: AU |u)(fJt)-uJV . После преобразований получаемUnit 3 generates a signal with a frequency uW J equal to the modulus of the difference of the frequencies of the signals arriving at its inputs: AU | u) (fJt) -uJV. After transformations we get

До)- (oJoгКТГ51сх )тDo) - (ojogktg51skh) t

к to

))

30 xsih(si-fc4-Qrct глиГ30 xsih (si-fc4-qrct glyg

Эпюра 17A(Lj в функции времени представлена на фиг.2, переходна  компонента uJ 2хр(-к1/г) частоты AoJ эпюра а 17 на фиг.2, пунктирна  крива  убьшает до уровн  )) т за врем  t ((к)и(и)))ЗдесьPlot 17A (Lj as a function of time is presented in Fig. 2, the transition component uJ 2hr (-k1 / g) of the frequency AoJ plot and 17 in Fig. 2, the dotted curve kills to the level)) t in time t ((k) and ( and here

J;r,2 fr51oJK//K +4 - амплитуда синусоидальных полуволн частоты (J выходного сигнала ЦВЧ при (эпюра 17 на фиг.2;.J; r, 2 fr51oJK // K +4 is the amplitude of sinusoidal half-waves of the frequency (J of the output signal of the digital frequency at (plot 17 in figure 2 ;.

Вьшолн ют численные оценки параметров преобразовател . Пусть частота обрабатьюаемого сигнала Si - , центральна  частота и деви аци  частоты измерительного частотного преобразовател  2 txJp нтThe numerical estimates of the converter parameters are performed. Let the frequency of the signal being processed Si -, the central frequency and the devi of the frequency of the measuring frequency converter 2 txJp nt

21Г-10 с и коэффициент передачи преобразовател  12 К 4 ТТ с Тогда uj; 4,44-.10 с-1 . Отмечено , что измерени  средневыпр млен- ного значени  переменного напр жени  21Г-10 с and converter transfer coefficient 12 К 4 ТТ с Then uj; 4.44-.10 s-1. It is noted that measurements of the mean voltage of the alternating voltage

производ тс  с погрешностью менее 0,1%. если (,05 tJv 2,22-lO c- Последнее неравенство выполн етс  при i. 0,53 с.produced with an accuracy of less than 0.1%. if (, 05 tJv 2.22-lO c- The last inequality holds for i. 0.53 s.

33

По истечении времени С с момента включени  измерительной системы блок 13 формирует строб-импульс с длительностью (Г /S2, равной полупериоду обрабатьшаемого сигнала (эпюра 18 на фиг.2). На это врем  открьша- етс  ключ 6 и пропускает на вход счетчика 7 пачку импульсов с частотой АО) . При t Г + 7Г /Л ключ 6 закрьшаетс  и в счетчике 7 образуетс  искомый результат преобразовани .After the time C has elapsed since the measurement system was turned on, the unit 13 forms a gate pulse with a duration (H / S2 equal to the half-period of the signal being processed (plot 18 in Fig. 2). At this time, key 6 opens and passes a packet to the input 7 of the counter pulses with a frequency of AO). At t G + 7G / L, the key 6 is closed and the desired conversion result is formed in the counter 7.

М .M.

VK - - in- Sl VK - - in- Sl

(3)(3)

При оговоренных значени х величин в выражении (3) М 1125. Относительна  погрешность результата измерений не превосходит 0,1%, дл  его получени  потребовалс  интервал времени i + / 1,03 с, лишь незначительно превьш ающий по длительности период преобразуемого сигнала (1 с.With the agreed values in the expression (3) M 1125. The relative error of the measurement result does not exceed 0.1%, to obtain it took the time interval i + / 1.03 s, only slightly exceeding the duration of the converted signal in duration (1 s .

8484

Claims (1)

Формула изобретени  Invention Formula Преобразователь переменного напр жени  в код, содержащий измери- тельный частотный преобразователь, вход которого  вл етс  входной шиной, а выход через последовательно соединенные блок вычитани  частот и ключ соединен с входом счетчика импyль(ioвA variable voltage converter into a code containing a measuring frequency converter, the input of which is an input bus, and the output is connected through an serially connected subtraction unit and a key to the impulse counter input (i выходы которого  вл ютс  выходными шинами, второй вход ключа соединен с выходом блока управлени , реверсивный счетчик импульсов, первый вход которого объединен с вторымthe outputs of which are output buses, the second key input is connected to the output of the control unit, a reversible pulse counter, the first input of which is combined with the second входом блока вычитани  частот, аinput block subtraction frequencies, and второй вход соединен с выходом из- мерительного частотного преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  надежности иthe second input is connected to the output of the measuring frequency converter, characterized in that, in order to increase the reliability and быстродействи , в него введен преобразователь код-частота, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика импульсов, а выход соединен с его первым входом.speed, entered into it a code-frequency converter, the inputs of which are connected to the outputs of the reversible pulse counter, and the output is connected to its first input. 1818 Составитель А.Титов Редактор Н.Рогулич Техред т.ДУбинчак Корректор Г.РешетникCompiled by A.Titov Editor N.Rogulich Tehred t.Dubinchak Proofreader G. Reshetnik Заказ 1004/60 Тираж 818ПодписноеOrder 1004/60 Circulation 818 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектна ,4Branch PPP Patent, Uzhgorod, Proektna St., 4