В ПГУ разработали новый способ аналого-цифрового преобразования напряжения
Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) разработали новый способ аналого-цифрового преобразования напряжения, который позволит улучшить метрологические характеристики приборов, использующихся в медицине, машиностроении, авиастроении и в быту. С этой разработкой любые измерения физических величин станут точнее. Отечественный продукт превосходит по ряду характеристик зарубежные аналоги.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — устройство, преобразующее аналоговый сигнал от датчиков давления, температуры, перемещения, скорости и так далее, в числовой код. АЦП — важнейший компонент любых систем цифрового управления оборудования в автоматическом промышленном производстве, на транспорте и не только.
«Аналого-цифровые преобразователи — ключевой компонент всех современных технических систем. Они нужны, чтобы цифровое устройство, в качестве которого может выступать компьютер, медицинский монитор и другая техника, могло воспринять аналоговую информацию. Все, что считывается с измерительного устройств, далее обрабатывается цифровой вычислительной машиной. А она понимает только цифры», — пояснил один из авторов разработки, заведующий кафедрой «Информационно-вычислительные системы» ПГУ, доктор технических наук Андрей Кузьмин.
АЦП встроены не только в сложные программно-аппаратные комплексы типа бортовой системы управления самолета, но и в бытовую технику — микроволновые печи, индукционные плиты, электронные весы и так далее.
«Одна структура АЦП не может удовлетворить все требования во всех областях применения. Где-то требуется высокая помехоустойчивость, где-то максимальное быстродействие, где-то минимальная погрешность преобразования. В портативных устройствах важнейшей характеристикой АЦП становится потребляемая мощность, а в бытовой технике — цена. Но основное противоречие всех видов АЦП — это противоречие между точностью и быстродействием», — рассказал также участвовавший в разработке доцент кафедры «Информационно-измерительная техника и метрология» ПГУ, кандидат технических наук Виктор Баранов.
Исследователи ПГУ предложили простую и технологичную структуру быстродействующего АЦП. Аналоговый сигнал «проходит» три этапа преобразования: дискретизация по времени, квантование по уровню, цифровое кодирование. Числовое кодирование аналоговой величины позволяет вводить измерительную информацию в цифровое вычислительное устройство. Оно регистрирует, хранит, обрабатывает кодированную информацию, а также представляет ее в удобной форме для передачи и дальнейшего использования.
«Величина, наиболее часто подвергаемая аналого-цифровому преобразованию, — электрическое напряжение. Его преобразование основано на сравнении преобразуемого напряжения с одним или несколькими известными опорными напряжениями», — поделился Виктор Баранов.
Опорное напряжение — это известное значение электрического напряжения, с которым сравнивается преобразуемое напряжение. В существующих АЦП используется разное число уровней опорного напряжения. Общий их недостаток в том, что они не могут отследить скачок напряжения, происходящий во временном интервале между моментами сравнения напряжений.
«Наш способ позволяет заметить и зафиксировать любой скачок преобразуемого напряжения больше размера кванта мгновенно, так как за каждым опорным уровнем система «следит» отдельно. Поэтому мы претендуем на отсутствие пропусков информации о форме преобразуемого напряжения. Так как измеряем длительности всех интервалов времени между моментами равенства преобразуемого напряжения и одного из опорных напряжений», — сказал Виктор Баранов.
Способ запатентован. В настоящее время ученые ведут переговоры с пензенскими предприятиями о создании прототипа программно-аппаратного модуля, реализующего разработанный способ аналого-цифрового преобразования.
Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал
"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"