HBif

Минро ЭВМ

L. АЗУ

пивк

Рис. 4.3. Схема ПСЗН с преобразованием в интервал времени

пряжение интегратора равно

где Тх - период преобразуемого напряжения Ux, k-\, 2, 3 ... в зависимости от кратности интервала интегрирования и периода Ux, с - константа.

Выходное напряжение интегратора запоминается в аналоговом запоминающем устройстве АЗУ. Затем по команде микроЭВМ интегратор разряжается.

Во время второго такта (ключ 5 в положении 2) на вход квадратора К поступает напряжение С/оп от источника опорного переменного напряжения прямоугЬльной формы ИОН. Средне-квадратическое значение этого сигнала превышает СЗ наибольшего возможного преобразуемого напряжения Ux- Напряжение Uon возводится в квадрат и интегрируется. Сигнал на выходе интегратора равен

где t - текущее время второго такта.

Сравнивающее устройство СУ сравнивает нарастающее выходное напряжение интегратора и напряжение, хранящееся в АЗУ. В момент их равенства СУ посылает импульс в преобразователь интервала времени в код ПИВК. Длительность второго такта Т пропорциональна квадрату СЗ преобразуемого напряжения. Чтобы показать это, приравняем выходные напряжения интегратора в конце второго и первого тактов:

Взяв интегралы, получим cTUon = ckTJJ/. Отсюда

Выходной код ПИВК N, пропорциональный длительности второго такта Т, поступает в микроЭВМ, где рассчитывается резуль-тат преобразования среднеквадратического значения входного напряжения:

где Ci - некоторый коэффициент.

Период Тх преобразуемого напряжения Ux определяется с помощью устройства выделения периода УВП. В момент перехода преобразуемого напряжения через нулевой уровень в микроЭВМ поступает импульс начала первого такта. По истечении интервала времени, равного половине максимального возможного периода входного сигнала, импульс перехода преобразуемого напряжения через нулевой уровень, поступающий с УВП, воспринимается микроэвм как импульс окончания первого такта. В результате длительность первого такта оказывается равной Тх при преобразовании напряжений, частота которых лежит в пределах 20-40 Гц, 2Тх при частотах 40-80 Гц, ЗТх при частотах 80-120 Гц и т. д.

Преобразователь СЗН позволяет преобразовывать напряжения в частотном диапазоне от 20 Гц до 200 кГц с коэффициентами амплитуды от 1 до 2,3 при погрешности, не превышающей 0,1%.

Время преобразования сигналов в диапазоне частот 20 Гц - 10 кГц .не превышает 150 мс, сигналов с частотой выше 10 кГц - не превышает 80 мс. Диапазон преобразуемых напряжений 0,1 В-1 В.

Преобразователь СЗН, описанный в [23], построен по схеме 1 табл. 1.1. В нем преобразуемое напряжение превращается в начале в цифровую форму и все необходимые операции проводятся в цифровом виде. Рассмотрим работу устройства (рис. 4.4).

Преобразуемое напряжение Ux поступает на двухполупериод-ный выпрямитель В. Однополярный АЦП преобразует мгновенное значение выпрямленного напряжения в код, который- поступает в микроэвм и запоминается. Через интервал времени, равный 1/20 периода преобразуемого сигнала, АЦП проводит следующее преобразование, результат которого запоминается. По стечении периода преобразуемого сигнала в памяти микроЭВМ оказываются 20 значений отсчетов преобразуемого напряжения, проведенных через равные отрезки времени в течение периода. После этого микроэвм рассчитывает преобразуемое напряжение:

Рис. 4.4. Схема ПСЗН с обработкой мгновенных значений преобразуе-M0I4) напряжения

где Uxi мгновенное значение преобразуемого напряжения Ux в момент проведения j-ro отсчета.

Время вычислений равно 18,7 мс (разрядность чисел, представляющих Uxi, составляет 8 двоичных разрядов, разрядность результата суммирования-16 двоичных разрядов, микроЭВМ построена на основе микропроцессора Intel 8080А).

Период преобразуемого сигнала определяется устройством выделения периода УВП, которое управляет работой формирователя частоты отсчетов АЦП (ФЧО).

Преобразователь СЗН позволяет измерять напряжения в частотном диапазоне 40-80 Гц с погрешностью, не превышающей 0,8%.

Преобразователь СЗН, описанный в [42], относится к схеме 1 табл. 1.1. В нем, так же как и в предыдущей схеме, преобразуемое напряжение превращается предварительно в цифровую форму, а затем все операции вычисления СЗ проводятся в цифровом виде.

Схема ПСЗН представлена на рис. 4.5. Мгновенные значения преобразуемого напряжения Ux запоминаются в аналоговых запоминающих устройствах АЗУ1 и АЗУ2. Выходные напряжения АЗУ измеряет АЦП. Работа ключей S1-S4 построена так, что когда, например, АЗУ1 запоминает мгновенное значение преобразуемого напряжения Uxi (ключ SI замкнут), АЦП измеряет выходное напряжение АЗУ2 (ключ S4 замкнут), и наоборот. Ключи S1-S4 управляются генератором стохастических импульсов геи таким образом, что моменты запоминания мгновенных значений преобразуемого напряжения (т. е. моменты замыкания ключей 5/ и S2) случайны. Этим исключается возможность когерентности между частотой, с которой производятся выборки мгновенных значений Uxi, и частотой измеряемого сигнала. Среднее значение частоты ГСИ равно 4 кГц.

Микроэвм рассчитывает результат преобразования:

Здесь N достигает 10*.