Спосіб функціонального аналого-цифрового перетворення та пристрій для його здійснення

1. Способ функционального аналогоцифрового преобразования, включающий нормирование входного сигнала, формирование опорного напряжения, аналого-цифровое преобразование пронормированного сигнала в код с последующей индикацией результата преобразования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что формирование опорного напряжения осуществляют пронормированным сигналом непрерывно по формуле U'on = Uon + K:{U0x. - U B X m a x ) . где U'on - сформированное опорное напряжение; Uon - напряжение источника опорного напряжения; К - масштабный коэффициент; Upx - напряжение пронормированного сигнала; UBx.ma* - максимальное значение напряжения пронормированного сигнала. 2. Устройство функциональное аналого-цифрового преобразования,содержащее последовательно соединенные нормализатор, вход которого является входной шиной, аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, а также включенный между выходом нормализатора и входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя блок изменения опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок изменения опорного напряжения содержит переменный резистор, источник опорного напряжения идва сумматора, причем первый вход первого сумматора является входом блока изменения опорного напряжения, второй вход через переменный резистор соединен с выходом источника опорного напряжения, который соединен также с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход второго сумма- О тора является выходом блока изменения опорного напряжения. С > О Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых сигналов. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ функ ционального преобразования, включающий нормирование входного сигнала, формирование опорного напряжения для аналогоцифрового преобразования, двухтактное аналого-цифровое преобразование пронор 6404 мировэнного сигнала в код для управления индикаторным табло Изменение величины опорного напряжения проводят в зависимости от изменения полярности измеряемого параметра, при этом аппроксимация нелинейной характеристики осуществляется с помощью двух линейных участков с точкой перегиба в т "0", что не позволяет линеаризовать характеристики с большой нелинейностью, а это с н и ж а е т точность преобразования входного сигнала и ограничивает функциональные возможности. В качестве прототипа заявляемого устройства выбран функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные нормализатор, аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой индикации. Между выходом нормализатора и входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя включена схема изменения опорного напряжения, состоящая из цепочки резисторов и транзистора, затвор которого соединен через инвертор со знаковым разрядом выходного кода аналого-цифрового преобразователя. Недостаток этого устройства заключается в невозможности линеаризовать характеристики с большой нелинейностью, что не обеспечивает высокую точность функционального преобразования и ограничивает функциональные возможности. Задача изобретений, как способа и устройства, состоит s повышении точности и расширении функциональных возможностей путем преобразования сигналов с большей нелинейностью. Поставленная задача решается тем, что в способе функционального аналого-цифрового преобразования, заключающемся в нормировании входного сигнала, формировании опорного напряжения, аналого-цифровом преобразовании пронормированного сигнала в код с последующей индикацией результата преобразования, согласно изобретению, формирование опорного напряжения осуществляют пронормированным сигналом непрерывно по формуле Uon' = Uon + K(UBX ~ Upx щем последовательно соединенные нормализатор, вход которого является входной шиной, аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, устройство измене5 ния опорного напряжения содержит два сумматора, переменный резистор и источник опорної о напряжения. Выход нормализатора соединен со входом устройства изменения опорного напряжения, выход ко10 торого соединен со входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, причем вход устройства изменения .опорного напряжения соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого через переменный резистор соединен с вы15 ходом источника опорного напряжения и вторым входом второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора Выход второго сумматора соеди20 нен с выходом устройства изменения опорного напряжения. 25 30 35 40 45 *)< где Uon' - сформированное опорное напряжение; 50 Uon - напряжение источника опорного напряжения; UexmdX - максимальное значение напряжения пронормированного сигнала; К - масштабный коэффициент; 55 (JHX - напряжение пронормированного сигнала. Поставленная задача решается также тем, что в устройстве функционального аналого-цифрового преобразования содержа Заявляемые способ и устройство позволяют производить изменение величины опорного напряжения в каждой точке характеристики в соответствии с изменением величины входного сигнала, что обеспечивает без потери точности, преобразование сигналов от источников с большой нелинейностью В диапазоне температур -50...+50° С погрешность преобразования составляет не более 0,02%. Заявляемый способ поясняется устройством. На фиг.1 представлена блок-схема устройства функционального аналого-цифрового преобразования На фиг,2 представлена характеристика преобразования. Устройство содержит нормализатор 1, устройство 2 изменения опорного напряжения, включающее источник 3 опорного напряжения, переменный резистор 4, первый сумматор 5 и второй сумматор 6, а также содержит аналого-цифровой преобразователь 7 и цифровой индикатор 8. Вход устройства соединен со входом нормализатора 1, выход которого соединен с входом первого сумматора 5 и входом аналого-цифрового преобразователя 7. Источник 3 опорного напряжения соединен со вторым входом второго сумматора 6 и через переменный резистор 4 соединен со вторым входом первого сумматора 5, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 6. Выход второго сумматора 6 соединен с входом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 7, выход которого соединен с цифровым индикатором 8 6404 Нормализатор 1 выполнен на микросхеN* - 1000 ме КР140 УД12 08, сумматоры 5 и 6 - на U on микросхеме КР140УД12 08, аналого-цифрои, 1000 — вой преобразователь 7 - на микросхеме КР5 + К ( U B X - U?xax) ' 72 ПВ2, индикатор 8 - на микросхемах АЛС 5 333. где Нх ~ код, соответствующий величине изСпособ аналого-цифрового функциомеряемого параметра. нального преобразования осуществляется Величина Nx имеет нелинейную зависиследующим образом. мость от входного сигнала UBx. На вход нормализатора 1 подают сигнал 10 Выбором соответствующего значения К от источника сигнала например, термопары. достигается линейность зависимости ГМК от В нормализаторе 1 входной сигнал нормирувеличины измеряемого параметра. ется (усиливается и смещается) до опредетах Возьмем, например, диапазон измерел е н н о г о уровня и В к , определяемого ния температуры Т от 0 до 100° С. диапазоном измерения измеряемого пара- 15 Напряжение на выходе датчика и д измеметра. С выхода нормализатора 1 сигнал ряется от 0 до 6,86 мВ. подается на аналоговый вход аналого-цифВ нормализаторе 1 сигнал датчика норрового преобразователя 7. Одновременно мализуется до уровня 0-1000 мВ, при этом сигнал UBX С выхода нормализатора 1 подается на вход устройства 2 изменения опор- 20 коэффициент усиления нормализатора Кус, должен быть равным 145,77, Uon = 1000 мВ ного напряжения, а именно, на первый вход и Uex. m a x = = 1000 мВ при максимальном входпервого сумматора 5. На второй вход первоном сигнале N x = 100,0. Для расчета коэффиго сумматора 5 подается сигнал, равный по max циента К определяем значение (I ч . при величине - Uox , формирующийся с помощью источника 3 опорного напряжения и 25 измеряемой температуре 50° С (для этой температуры N x . должно быть равно 50,0). Определяемый величиной переменного реПри и д .50°С = 3,306 мВ и Кус. - 145,77 имеем зистора 4. UBX. 50 v = 481,92 мВ. При коэффициенте К усиления первого Коэффициент К определяем по формусумматора 1 на выходе его получают сигнал, max ле: определяемый формулой К • {Ucx - U B x ). ЗО Этот сигнал подается на первый вход второго сумматора 6, на второй вход которого юоо и подается сигнал Uon. источника 3 опорного К= напряжения. При коэффициенте усиления второго сумматора 6, равном 1, на выходе 35 второго сумматора имеет место сигнал 100,0 1000 I W = Uon + K(U8* - UBxm3*). 50,0 0,069731 Этот сигнал подается на вход опорного 481,92 - 1 0 0 0 напряжения аналого-цифрового преобразователя 7, в котором осуществляется преоб- 40 Максимальная погрешность не превырззование в код для управления блоком шает 0,1° С. индикации 8 в соответствии с формулой 6404 7 АЦП ЦП' з источник опорного напряэе. сраг і. 6404