Многоканальный аналого-цифровой преобразователь с гальванической развязкой

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода аналоговой информации в регулирующих и логических микропроцессорных контроллерах , устройствах сбора информации, работающих в промышленных условиях, отличающихся наличием значительных помех, достигающих по значению 220 В и более, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. №1406796, Цель изобретения - повышение точности преобразования путем расширения диапазона входного сигнала и уменьшения взаимного влияния каналов. В многоканальный галого-цифровой преобразователь , содержащий генератор переменного напряжения, первый и второй коммутаторы, счетчик, блок управления и п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных трехобмоточного трансформатора , выпрямителя и преобразователя напряжения в частоту, введены транзистор и резистор. 2 ил. с SS

>jj;1!ljP " " fi

g „ ú". 1!ßÊ

g.-, ЬЯИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

4 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (613 1406796 (21) 4650191/24 (22) 13 ° 02.89 (46) 15.05.91. Бюл. Р 18 (7 1) Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики

Чебоксарского производственного объединения "Промприбор" (72) Ю.В.Захаров (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1406796, кл„ Н 03 N 1/60, 1985. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ

РАЗВЯЗКОЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода аналоговой информации в регулирующих и логических микропроцессорных контрол|. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода аналоговой информации в различных регулирующих и логических микропроцессор" ных контроллерах, устройствах сбора информации, работающих в промышленных условиях, отличающихся наличием значительных помех, достигаюпих по значению 220 В и более.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг ° 1 гредставлена схема предлагаемого аналого-цифрового преобразователя1, на фиг. 2 — временные диаграммы входного аналогового сигна„.90„„1 9664 А 2 (gy)g Н 03 1.1 1/60

2 лерах, устройствах сбора информации, работающих в промышленных условиях, отличающихся наличием значительных помех, достигающих по значению 220 В и более, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 1406796.

Цель изобретения — повышение точности преобразования путем расширения диапазона входного сигнала и уменьшения взаимного влияния каналов. В многоканальный л-,.алого-цифровой преобразователь, содержащий генератор переменного напряжения, первый и второй коммутаторы, счетчик, блок управгения и и каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных трехобмоточного трансформатора, выпрямителя и преобразователя напряжения в частоту, введены транзистор и резистор. 2 ил.

Ю ла (а) работы устройства-прототипа (o) и предлагаемого устройства (в).

Аналого-цифровой преобразователь (AigI) состоит иэ и преобразователей напряжения в частоту (ПНЧ), и выпрямителей 2, и разделительных трансформаторов 3 (и — число каналов), каждый иэ которых имеет три обмотки, первичную, вторичную и информационную, коммутаторов 4 и 5, генератора б переменного напряжения, счетчика 7, блока 8 управления и буферного каскада, выполненного и;. транзисторе 9 и резисторе 10.

АЦП работает следующим образом.

1649664 4

Микропроцессор или другое логическое устройство но шине управления

ШУ посредством блока 8 управления задает номер канала, опрашиваемого в

5 данный момент, например первого, при этом коммутаторы 4 и 5 устанавливаются в верхнее по схеме (фиг.1) положение. Генератор 6 через ключ коммутатора 5, подает напряжение питания 10 на первичную обмотку разделительного трансформатора 3 первого канала, на вторичной обмотке которого возникает переменное напряжение,, выпрямленное выпрямителем 2, обеспечивая напряжением питания ПНЧ 1:-.:ервого канала. В результате ПНЧ 1 на свг:„ вы " ходе начинает вырабатывать выхоные

ИМПУЛЬСЫ9 ЧЯСтОта ПОВТОРЕНИЯ KOTQ ÜÝ. пропорциональна входному сигналу.

Эти импульсы подаются на информационную обмотку разделительного трансформатора 3 второго канала, к первичной обмотке которого подключен первый вход коммутатора 4. 25

Импульсы с выхода коммутатора 4 подаются на базу транзистора 9, который усиливает эти импульсы и фор мирует на резисторе 10 импульсы необходимой амплитуды, подаваемые на вход счетчика 7, Через некоторое время после включения ПНЧ 1 первого канала блок 8 управления запускает с.1ет счетчика 7, который подсчитывает число импульсов в течение времени, задаваемого блоком 8 управления. После этого счет прекращается, на выходе счетчика 7 устанавливается код, пропорциональный входному сигналу первого канала. Блок 8 управления считы- 40 вает этот код и передает по шине управления ШУ в запоминающее устройст во микропроцессора для дальнейшего использования.

После считывания данных первого канала микропроцессор запускает второй канал, переключая коммутаторы 4 и 5 во второе положение. При этом передача сигнальных импульсов второго канала осуществляется через разделительный трансформатор 3 третьего канала. На фиг. 2 показана форма сигнальных импульсов на выходе разделительного трансформатора 3 (на первой обмотке) в зависимости от вели9

55 чины входного сигнала Пз11(фиг.2,0) (при трех значениях: НУ вЂ” низкий уровень, СУ вЂ” средний уровень, ФУ— высокий уровень входного сигнала), причем U (фиг . 2, F) — форма импульсов на первичной обмотке трансформатора в схеме прототипа, а U

1 (фиг.2,6) — в предлагаемой схеме.

При низком уровне входного сигнала частота сигнала на выходе ПНЧ низкая, импульсы U> имеют большую амплитуду для отрицательных значении и малую амплитуду для положительных значений. Это обусловлено тем, что среднее значение напряжения на вторичной обмотке любого трансформатора равно нулю, т.е. отрицательные импульсы уравновешиваются положительными.

В предлагаемом устройстве отри1 цательные импульсы U с первичной обмотки трансформатора 3 через ключ мультиплексора 4 подаются на переход эмиттер — база транзистора 9. Этот переход имеет свойство ограничителя с уровнем напряэения Пэр 0,7 В, В результате такого включения амплитуда отрицательных импульсов ограничивается значением -U>S(npH любых значениях входногс сигнала), поэтому даже при высоком уровне входного сигнала положительные импульсы

U< не превышают П 1..9 в результате

I выпрямленное напряжение Uo оказывается значительно меньшим, чем в прототипе. Это напряжение U, подаваемое на цепь питания ПНЧ второго канала, имея значительно меньшее значение, не может обеспечить питания ПНЧ, достаточного для работы последнего.

Таким образом, достигается уменьшение взаимного влияния между каналами. Кроме того, как видно из фиг,2, при среднем уровне входного сигнала значение U для схемы прототипа

I I примерно равно значению U для предо лагаемой схемы. Это означает, что устройство-прототип работоспособно в диапазоне низких и средних уровней входного сигнала, а предлагаемое — также и при высоких уровнях, следовательно, предлагаемое устройство позволяет работать в более широком диапазоне входных сигналов.

Формула изобретения

Многоканальный аналого-цифровой преобразователь с гальванической развязкой по авт.св. Р 1406796, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразоВ

1649ь64

:вания, между выходом второго коммутатора и информационным входом счетчика введен буферный каскад, выполненный на транзисторе и резисторе,первый вывод которого является общей шиной, второй вывод является выходом буферного каскада и подключен -к коллектору транзистора, эмиттер которого является шиной питания, а база— входом буферного каскада, 164.9664

Составитель Н. Козлов

Техред И.дидык

Редактор. А.Лежнина (Корректор А.Обручар

Заказ 1525 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101