Импульсного преобразователя

Метод время-импульсного преобразования — один из самых простых методов цифрового измерения напряжения, который часто называют временным методом. Структурная схема цифрового вольтметра с время-импульсным преобразованием изображена на 7.7.

ЦИП с квантованием частотно-временных параметров измерительных сигналов. При этом способе квантования входная величина преобразуется в число импульсов или какой-либо частотно-временный параметр (частоту следования импульсов или временной интервал). Такие приборы называют приборами число-импульсного преобразования. Каждое из таких аналого-цифровых преобразований имеет несколько вариантов реализации.

10.7. Схема ЦИП число-импульсного преобразования

Метод число-импульсного преобразования может выполняться с использованием развертывающего образцового сигнала. Примером такого варианта его реализации может служить структурная схема цифрового вольтметра, изображенная на 10.9, а. График, объясняющий процесс преобразования напряжения Ux в число импульсов, изображен на 10.9, б. Измеряемое напряжение Ux уравновешивается образцовым напряжением UK, создаваемым генератором ступенчатого напряжения ГСН. Это напряжение изменяется на ДС/К = = const с приходом каждого импульса с выхода генератора импульсов ГИ через ключ К. на генератор ГСН и счетчик импульсов СИ. Этот процесс продолжается до момента сравнения UK и Vх. В этот момент на выходе сравнивающего устройства СУ появляется стоп-импульс, который через триггер Тг закрывает ключ /С, прекращая тем самым доступ импульсов от ГИ на счетчик. Счетчик СИ подсчитывает число импульсов от момента начала преобразования, задаваемого старт-импульсом, до момента появления стоп-импульса. При использовании такого преобразования можно реализовать следящий режим его. В этом случае вместо обычного счетчика импульсов необходимо применить реверсивный счетчик, состояния которого изменяются в зависимости от сигнала «больше» или «меньше» с выходов СУ. Появление этих

10.10. Структурная схема (а) и временная диаграмма работы (в) цифрового вольтметра время-импульсного преобразования мгновенных значений входного напряжения

гВ ЦИП с наличием частотно-импульсного преобразования, которые также относятся к устройствам с число-импульсным преобразованием, входная величина предварительно преобразуется в частоту импульсов, которая далее измеряется любым из описанных выше методов счета.

Цифровые вольтметры время-импульсного преобразования подразделяются на приборы с преобразованием мгновенных и средних за определенное время значений входных сигналов. В тех и других входная величина преобразуется во временной интервал, который затем преобразуется в цифровую форму, как, например, показано на 10.8.

ЦИП время-импульсного преобразования мгновенных значений отличаются простотой реализации, возможностью построения отдельных узлов и АЦП в целом в виде интегральных микросхем. Эти приборы при основной приведенной погрешности (0,05...0,15) % отличаются достаточно высоким быстродействием. Погрешность в основном обусловлена нелинейностью UK, нестабильностью порогов срабатывания СУ и нестабильностью частоты /0. Недостатком таких приборов является их низкая помехоустойчивость. Для увеличения помехоустойчивости при времени преобразования 0,02...0,1 с применяют цифровое усреднение восьми и более результатов преобразований. Именно таким образом построены цифровые вольтметры Ф4830, В7-16 и В7-16А.

По методу последовательного взвешивания, называемого иногда кодоимпульсным, можно строить ЦИП и АЦП высокой точности (погрешности ±0,001 %) при быстродействии несколько десятков измерений в секунду. Этот же метод используется при построении быстродействующих АЦП (104...10в преобразований) с погрешностью 0,5...0,1 % при основном пределе (без предварительных делителей и усилителей), как правило, равном 1 В. К ним относятся, например, АЦП типов Ф4881, Ф4891, Ф4892 и др. Основной недостаток таких приборов, как и приборов время-импульсного преобразования с генераторами линейно-изменяющегося напряжения,— их низкая помехозащищенность, что приводит к необходимости использования фильтров на входе приборов. При этом существенно снижается быстродействие.

В схеме используется метод время-импульсного преобразования, который основан на преобразовании амплитуды предварительно расширенных импульсов в пропорциональный отрезок времени. В данном случае число импульсов генератора, поступивших на кольцевые счетчики КСЧ, пропорционально времени выключения тиристора Твыкл-70

ЦИП с квантованием частотно-временных параметров измерительных сигналов. При этом способе квантования входная величина преобразуется в число импульсов или какой-либо частотно-временный параметр (частоту следования импульсов или временной интервал). Такие приборы называют приборами число- импульсного преобразования. Каждое из таких аналого-цифровых преобразований имеет несколько вариантов реализации.

4) электромобиль массой 600 кг нужно разогнать до скорости 70 км /ч не более чем за 15 с. Сопротивление движению может составлять 200-400 Н. Сформулировать техническое задание разработчикам электропривода в части необходимой силы тяги, если максимальная скорость не должна превышать 90 км/ч. Выполнить эскизньш проект варианта силовой части электропривода электромобиля с импульсным преобразователем. Оценить основные параметры двигателя и использовать эту оценку при проектировании импульсного преобразователя.

Если не учитывать малую индуктивность L, , и исключить из анализа емкость С,, то при заряде АБ от источника питания большой мощности (с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением) или при разряде АБ на сопротивление RH установившееся значение тока должно быть достигнуто теоретически мгновенно. Однако если учесть особенности эффектов электрохимической реакции (диффузию ионов, изменение концентрации электролита в порах электродов и др.) посредством эквивалентной емкости С.„ то значение тс может возрасти на несколько порядков. В этом случае остается справедливым изложенный методический подход к анализу динамики АБ на основе схемы замещения. В АБ двойной слой электрических зарядов на поверхности электрода может существенно увеличить значение С, подобно тому, как это имеет место в компактных конденсаторах большой емкости, исследованных в последние годы [3.6]. Как указывалось, учет Сэ и тс целесообразен на начальной стадии переходных процессов, которая протекает достаточно быстро. Особенно важно отметить, что учет Сэ необходим при анализе разряда АБ на нагрузку типа широтно-импульсного преобразователя (ШИП). Если ШИП выполнен на транзисторах, то переходные процессы определяются частотой прямоугольных импульсов порядка 103—10* Гц. Учет С, требуется также при анализе разряда АБ через высокочастотный транзисторный инвертор ( 1.23). При наличии в инверторе моста из диодов, шунтирующих транзисторы, через АБ протекают обратные токи высокой частоты и С, существенно влияет на переходные процессы.

9.49. К пояснению принципа действия импульсного преобразователя постоянного напряжения

9.50. Временнйя диаграмма выходного напряжения импульсного преобразователя

соединен последовательно с нагрузкой /?„. На входе схемы включен конденсатор С, емкость которого определяется внутренним сопротивлением источника входного напряжения и частотой переключений. В выходной цепи импульсного преобразователя включен фильтрующий дроссель L и диод Д.

Современные способы регулирования частоты вращения двигателей путем питания их от выпрямителя или импульсного преобразователя перспективны, так как исключают потери в реостатах, позволяют производить рекуперативное торможение почти до полной

где / •— частота работы импульсного преобразователя; La + L — индуктивность цепи двигателя.

С помощью импульсного преобразователя источник постоянного или переменного напряжения периодически подключается к нагрузке. В результате на выходе ИП формируются импульсы напряжения.

9.1. СХРМЗ и временные диаграммы импульсного преобразователя постоянного напряжения при работе на активную (а) и активно-индуктивную (б) нагрузки

На 9.4, а приведена схема простейшего тнрпсторного импульсного преобразователя постоянного напряжения с узлом параллельной коммутации, в котором коммутирующий конденсатор Ск подключается

На 9.5, о приведена более совершенная практическая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения, в которой при коммутации конденсатор подключается параллельно силовому тиристору Ус, В узел коммутации входят коммутирующий KOHfleficarop С„, коммутирующий тиристор Ve и цепь для колебательного перезаряда конденсатора LK, VI.