Устройство для преобразования аналогового сигнала оптического датчика в цифровой код

 

Изобретение относится к измерит тельной технике и позволяет повысить точность преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптическ ого датчика. В данном преобразователе за счет организации фиксированных определенным образом моментов коммутации в пррцессе преобразования выполняется поочередное включение резис горов во входную цепь и в цепь обрат ной связи операционного усилителя при сохранении возможности переключения входа и выхода образуемого таким образом инвертор а, благодаря чему осуществляется компенсация влияния паразитной аддитивной составляющей сигнала на результат преобразования . 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3742424/24-24 (22) 04. 04. 84 (46) 07.01.89.. Бюл. У 1 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский и"конструкторский институт медицинской лабораторной техники и

Ленинградский электротехнический ин ститут им. B.È.ÓëüÿíoBà (Ленина) (72) А.Н.Апипов, А.А.Валов, И.В.Герасимов, Э.Н.Завьялов, Л.M.Ìóðàâíèê и Н.М.Сафьянников (53) б81.374(088.8). (5б) Авторское свидетельство СССР

И 957428, кл. Н 03- К 13/20, 1982..

Патент США - 4081800, кл. 340-347, опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 99724б; кл. Н 03 К 13/20, 1983.

„.Я0„„1450110 А1 (54), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА В ЦИ@РОВОЙ КОД (57) Изобретение относится к измери-, тельной технике и позволяет повысить точность преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика. В данном преобразователе за счет органиэации фиксированных определенным образом моментов коммутации в прццессе преобразования выполняется поочередное включение резисторов ао входную цепь и в цепь обратной связи операционного усилителя при сохранении возможности переключения входа и выхода образуемого таким образом инвертора, благодаря чему осуществляется компенсация влияния паразитной аддитивной составляющей сигнала на результат преобразования. 3 ил.

1450110

Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме. нение в устройствах преобразования . формы информации.

Целью изобретения .является повышение точности преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика.

На .фиг.1 представлена функциональ- 10 ная схема устройства преобразования аналогового сигнала оптического датчика в цифровой код, на.фиг.2 — временные диаграммы работы логического блока, на фиг.3 - график работы пре- 15

1 образователя.

Устройство содержит оптический датчик 1 с выходом по напряжению, подключенный через масштабный усилитель 2 к входам ключей 3 и 4, выход первого иэ которых соединен с.вторым, выводом резистора 5 и входом ключа 6,. выход которого подключен к входу интегратора 7 и выходам ключей 8-10.

При этом управляющий вход ключа 9 25 соединен с четвертым выходом. логического блока 11, а вход — с выходом инвертора 12, вход которого подключен к первым выводам резисторов 5 и

13, второй вывод последнего из кото- 30 рых связан с входом ключа . 10 и выходом ключа 4.

Управляющий вход ключа 4 подключены к управляющему входу ключа 6 и шестому выходу логического блока 11.

Первьк вход логического блока 11 соединен через нуль-орган 14 с.". выходом интегратора 7, второй входс выходом генератора 15 тактовых импульсов, третий вход — с выходом 10 счетчика 16, первый вход - со входом счетчика 16, второй выход — с управляющими входами -ключей 3 и 10, третий выход — с улравляющим входом ключа 8, а пятый выход через элемент

17 связи с входом оптического дат. чика 1. Источник 18".опорного напряжения соединен с входом ключа 8.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени

t =. 0 счетчик 16 и интегратор 7 обнулены, а ключи 3, 4, 6,. 8, .9 и 10разомкнуты. В первом интервале времени работы устройства (О,Т„/2)оптический датчик установлен управляющим сигналом с пятого- выхода логического блока 11 через элемент 17 связи в неактивное состояние и на входе масштабного усилителя 2 присутствует паразитное напряжение, представляющее собой сумму напряжений входной помехи масштабного усилителя 2, включающей в себя шумы темнового тока оптического датчика и смещение нуля масштабного усилителя 2. Это напряжение усиливается масштабным усилителем 2.

Аналоговые ключи 3, 4, 6, 8, 9 и 10 управляются сигналами с соответствующих выходов логического блока 11 так, что в интервале времени (О, Т /2 ) ключи 3, 9 и 10 замкнуты, а ключи 4, 6 и 8 разомкнуты. При этом напряжение с выхода масштабного усилителя 2 через замкнутый ключ 3 и резистор 5 поступает на инверсный вход инвертора

12. Напряжение с выхода инвертора 12 через замкнутый ключ 9 поступает на вход интегратора 7, а через замкнутый ключ 10 и резистор 13 с. входа интег-. ратора 7 — снова на инверсный вход инвертора 12.

При этом необходимо отметить, что ключи 6 и 10 должны быть двунаправленного действия. Таким образом, инвертор 12 совместно с резисторами 5 и 13 образует инвертор напряжения, у которого резистор 5 находится во входной цепи, а резистор 13 — в це-. пи обратной связи. Напряжение. с выхо. да ийвертора 12 интегрируется на интеграторе 7 до момента Т1/2.

В интервале времени (Т„/2; Т,) — (О; Т,/2) ключи 4, 6 и 9 замкнуты, а ключи 3, 8 и 10 разомкнуты под воздействием управляющих сигналов с выходов логического блока 11, функционирующего .от генератора 15 тактовых импульсов. Напряжение с выхода масштабного усилителя .2 через замкнутый ключ 4 и резистор 13 поступает на инверсный вход инвертора 12» Напряжение с выхода инвертора 12 через замкнутый ключ 9 поступает на вход интегратора 7, с выхода которого снова через замкнутый ключ 6 и второй резистор 5 поступает на инверсный вход инвертора 12.

Таким образом, в интервале времени (Т /2 Т,) между выходом масштабного усилителя 2 и входом интегратора 7 включен инвертор напряжения, у которого резистор 13 находится во входной цепи, а резистор 5 « в цепи обратной связи. Причем необходимо отметить, что напряжение с выхода инвертора 12 интегрируется на интеграз 145011 торе 7 от момента времени Т,/2 до момента времени Т,.

B интервале времени (Т,; T ) (0 Т ) управляющий сигнал с Выхо» да логического блока 11 через элемент

17 связи активирует оптический дйт чик 1. На выходе масштабного усилителя 2 присутствует напряжение, пропорциональное сумме напряжений . оптичес- 1О кого датчика 1 и паразитного напряжения, определяемого в основном шумом темнового тока оптического датчика 1. В этом же интервале (Т„ Т J ключи 3, 4, 6 и 10 замкнуты, а клю- 15 чи 8 и 9 разомкнуты управляющими сигналами логического блока 11. Напряжение с выхода масштабного усилителя

2 через замкнутые ключи 3, 6 и 4, 10 поступает на вход интегратора 7 .где 20 интегрируется до момента времени Т .

Длительности интервалов (О; Т,/2J (Т,/2; Т )и f. Т,; Т f задаются логи ческим блоком 11 путем подсчета количества тактовых импульсов на выходе Ж генератора 15 тактовых импульсов, например, посредством счетчика t6, .

Начиная с момента времени Т», ключи 3, 4, 6, 9 и 10 разомкнуты, а ключ 8 замкнут под воздействием упт:. ЗО равляющих сигналов с выходов логи- ческого блока 11. Оптический датчик 1 переводится в неактивное состояние управляющим сигналом, поступаацнм с пятого выхода логического блока И

ЗВ через элемент 17 связи. С выхода..источника 18 опорного напряжения через замкнутый ключ на вход интегратора 7 поступает напряжение обратного знака по отношению к напряжению оптическо- 40 го датчика 1 и интегрируется до момента Т установления.на выходе интеь гратора 7 нулевого напряжения. Это

1 состояние регистрируется нуль-органом 14, с выхода которого в момент 45 времени: Т передается сигнал на пер- . вый вход логического блока 11. В течение интервала времени (Т, T> J.тактовые импульсы с выхода генератора 15 тактовых импульсов, поступающие на В0 второй вход логического блока 11, передаются с логического блока 11 на вход счетчика 16. По сигналу нульоргана 14 логический блок t 1 прекра- щает передачу тактовых импульсов на вход счетчика 16. На этом цикл преобразования заканчивается. Результатом преобразования являетая код на выходе счетчика 16, сформированный

О в счетчике 16 посредством накоплений тактовых импульсов эа интервал времени Т, Т .

Принцип действия преобразователя иллюстрируется графиками Х и II, представленными на фиг.3.

В случае идеально точного инвертирования напряжение на выходе интегратора характеризуется графиком III.

K моменту Т1 достигается компенсация погрешности инвертирования напряжения Б на выходе масштабного усилителя 2, связанной с отклонением„.со- противлений резисторов 5, 13 от номи-, нала °

Начиная с момента времени Т„, графики I u II сходятся в одну линию, смещение которой относительно линни

ХХХ по оси напряжений показывает остаточную погрешность инвертирования напряжения U„,, а по оси времениостаточную погрешность преобразования в предлагаемом устройстве из-за неточности инвертирования.

Формула изобретения

Устройство для преобразования аЪрлогового сигнала оптического датчика в цифровой код, содержащее логический блок, первый вход которого .соединен через нуль-орган с выходом интегратора, второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов, третий входс выходом счетчика, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответст " венно с„управляющими входаив первого, второго к третьего ключей, а пятый выход - через элемент связи с оптическим датчикам, выход KQTopoFo через масштабный усилитель соединен с входом первого ключа, источник опорного напряжения, подключенный к входу вто рого ключа, выход .которого соединен с входом интегратора и выходом кивер" тора, вход которого подключен к объединен щи первым выводам первого и второго резисторов, о т л и ч а ю -, щ е е с-я тем, что, с целью повышения .точности преобразования путем уменьшения влияния шумов темнового тока оптического датчика, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, причем вход четвертого ключа соединен с выходом масштабного усилителя, 1450110 управляющие входы четвертого и пятоГо ключей соединены с шестым выходом логического блока, выход четвертого ключа соединен с вторым выводом пер5 вого резистора и входом шестого ключа, управляющий вход. которого соединен с вторым выходом логического блока, выходы пятого и шестого ключей соединены с. входом интегратора, вход пятого ключа соединен с вторым выводом второго резистора и выходом первого ключа.

1450110

Составитель Г.Милославский

Техред M.Äèäûê Корректор М.Максимишинец

Редактор Г.Волкова

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6975/54 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5