Нуль-орган

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1() 3 004958

Союз Советских

Социалистических республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.07.81 (21) 3315070/18-24 (5! )М. Êë.

G 05 В 1/01 с присоединением заявки М

Гвсуаарствееий кеиктвт

СССР х (23)Приоритет (53) УДК 6 >50 (08848) Опубликовано 15.03.83. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 15.03.83 вв девам кзебретеккй и етхрьпкй (3

Н. В. Ковалюк, Ю. В. Белышев, В. A, :Genoa:..и.В. C. Вердяев

". С .

М

1 (72) Авторы изобретения

Р

1

«--«.„. (7l ) Заявитель (54) НУЛЬ-ОРГАН

Изобретение относится к автоматике, импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля управления, измерения и сигнализации, в частности при построении аналого-пифровых преобразователей и контрольно-измерительной аппаратуры.

Известен импульсный нуль-орган, : содержащий входной и выходной управляемый коммутирующий элемент, импульсный усилитель, пороговый элемент, логический элемент, элемент задержки и блок управления, в состав которого входят специальный генератор тактовых импульсов и блок формирования опорного сигна.;а Р 11 .

Однако это устройство имеет пониженную надежность функционирования, обусловленную сложностью схемы н рв большим количеством составных элементов, число которых увеличивается в том случае, когда нуль-орган работает с двухполярным входным сигналом.

Устройство усложняется также из«за наличия в нем специального тактового генератора и элементов задержки. У данного устройства ограниченный диапзон работы, так как у него частота следования выходных импульсов постоян на, и по ней нельзя судить об амплитуде входного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является нуль-орган, со держаший последовательно соединенные коммутируюший элемент, первый пороговый элемент, элемент И 2 .

Однако известное устройство ие обеспечивает регулирования частоты выходных импульсов при изменении ве личины рассогласования входного сио» нала и опорного уровня, кроме того, в устройстве нет задаваемой зоны нечувствительности, следствием чего является постоянное ггрисутствие импуль сов на одном из выходов при отсутствии рассогласования входного сигнала

Для порогового элемента 3 имеем о+Я ц

U 1- 2. 2 ()Э„ () 3 . 10©4 с опорным уровнем, что делает невозможным его применение в aaaaoro-цифровых приборах и преобразователях следящего типа что приводит к узкому диапазону применения. В устройстве необходим в качестве одного из составных элементов генератор тактовых импульсов и связанные с ннм формирователи сигна лов по переднему и заднему фронту импульсов генератора, в силу чего lO устройство не обладает простотой схемного решения.

Цель изобретения — расширение облао» ти применения нуль-органа с одновременным упрощением устройства. . И

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены источник напряжения смещения, второй пороговый элемент, первое и второе диференцируюшие звенья и элемент НЕ,выход которого сое» динен с вторым входом элемента И, а вход с выходом второго порогового элемента, входы первого и второго дифферен цнрующнх звеньев соединены соответственно с выходами, а выходы — соответственно с вторыми входами первого и второго пороговых элементов, третьи входы которых соединены соответствен. но с первым и вторым выходами иск» ника напряжения смещения, выход элемента И соединен с управляющим вхсь. дом коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена блок-схема нуль-органа.

На схеме изображен коммутирующий элемент 1, первое дифференцирующее звено 1, первый пороговый элемент 3, ; второе дифференцирующее звено 4, второй пороговый элемент 5, элемент НЕ 6, элемент И 7, источник напряжения смещения 8.

Коммутируюший элемент 1 предназначен для подсоединения первых входов

45 пороговых элементов 3 и 5 к входу нульоргана, в случае подачи логической 1 с выхода элемента И 7 на управляющий вход коммутирующего элемента

1, либо с шиной нулевого потенциала, в случае подачи логического 0 с вы50 хода элемента И 7 на управляющий вход коммутирующего элемента 1.

В качестве коммутирующего элемента 1 может быть использован коммутатор аналоговых -сигналов, либо два ключа, управляющие входы которых соединены через элемент НЕ, а выходы объединены между собой.

068 4

Пороговые элементы 3 и 5 могут быть выполнены на компараторах.

Нуль-орган работает следующим образом.

Пусть на выходе элемента И 7 логический .0 . При этом на первые входы пороговых элементов подается нулевой потенциал с шины нулевого потенциала.

На третьи входы пороговых элементов от источника напряжения смещения подаются потенциалы, задающие semrчину зоны нечувствительности: () - на пороговый элемент 3 и задающий верхнюю гранину зоны нечувствительности, и + 0 - на пороговый элемент 5 и задающий нижнюю границу зоны нечувствительности. При этом на инвертирующнх (отмеченных знаком (-)) на входах компаратороц входящих в состав пороговых элементов 3 и 5 будут напряжения, определяемые выражением

UsK++lul

0 = — "

1 2. для порогового элемента 5 имеем

o+(u) О

1+ Я.

На неинвертируюшие (отмеченные знаком (+) ) входы компараторов подается нулевой потенциал через резио-. торы R дифференпируюших элементов

2 и 4 .На выходе порогового элемента 3 будет логическая единица, обусловленная более низким потенш алом на инвертирующем входе компаратора относительно потенциала на .неинвертирующем входе. На выходе порогового элемента 5 будет логический 0, в силу того, что потенциал на инвертирующем входе компаратора выше потенциала на его неинвертирующем входе.

На выходе элемента И 7 - логическая 1, которая поступает на управляющий вход коммутирующего элемента

1 и переводит его в состояние, когда на выход коммутирующего элемента 1 поступает сигнал Ощ. Если входной сигнал не выходит за границы зоны нечувствительности, т.е. выполняется условие

1004958 d го элемента изменяется оТ уровня

11 у „)до Щ2 равно

5 то состояние пороговых элементов 3 и 5 не изменяется и на выходе порогового элемента 3 будет логическая 1 а на выходе порогового элемента 5 логический 0 . Конденсатор С диффе- 5 ренцирующего элемента- 2 заряжен, а конденсатор дифференцирующего элемента 4 - разряжен.

Если на вход устройства подать сиг нал g > U, то состояние порогового элемента 5 не изменится, а на выходе порогового элемента 3 устанав;ливается логический 0 что приводит

У

Э к появлению на выходе элемента И 7 логического 0" и на выход коммутирую- t5

uiего элемента 1 поступает нулевой

I потенциал. С появлением на выходе порогового элемента 3 нулевого потенциала начинается разряд. конденсатора

С через резистор R дифференцирующего элемента 2. По мере разряда конденсатдра С потенциал на резисторе возрастает и при достижении им значения -0 2, на выходе порогового элемента 3 появляется высокий потенциал и начинается заряд конденсатора С, потенциал на резисторе Р. уменьи.жется и при достижении напряжения 0 -О Х происходит очередное переключение порогового элемента 3. Конденсатор С .дифференци- 50 рующего элемента 2 разряжается и процесс повторяется. Таким образом, на выходе Ь постоянно присутствует логическая 1, а на выходе g импульсы с частотой, определяемой входным напряжением.

Аналогично происходит работа, если на вход устройства подать сигнал

0Д-О, только при этом на выходе О 40 постоянно присутствует логическая ;

1, а на выходе 0 импульсы с частотой, определяемой входным напряже- -. нием, при этом соответственно работает пороговый элемент 5. 45

Время 61, в течение которого напряжение на выходе дифференш рующего элемента изменяется от уровня

IJ<-QJg до уровня, равного 00 -0 2 будет где Ц вЂ” напряжение на выходах пороК говых элементов 3 и 5, corn ветствующее логической 1».

Период Т и частота f следования выходных импульсов соответственно равны

Таким образом в предложенном устройстве реализована нелинейная ( зависимость частоты следования выходных импульсов от напряжения 0у, причем-при небольших значениях 00,< частота возрастает медленно с увелйчением Ug, а прн больших - намного быстрее, что очень важно при испсап зовании генери рующего нуль-органа в следящих аисте мах для отслеживания ошибки рассогласования.

Ф

Предложенный нуль - орган позволяет оценивать входной сигнал, допуская при этом задание зоны нечувствительности любого вида. Зависимость частоты выходных импульсов по нелинейному закону от изменения входного сигнала позволяет быстро отрабатывать резкие изменения отслеживаемого сигнала с максимальной скоростью и минимальным временем при использовании нульоргана в аналого-цифровых устройствах следящего типа. В случае, когда трьбуется постоянная высокая частота следования выходных импульсов ген рирующего нуль-органа, дифференцирующие элементы 2 и 4 исключаются и частота в этом случае определяется быстродействием элементов, на которых реализована схема.

Время Ь 2, в течение которого напряжение на выходе дифференцирующеФормула изобретения

Нуль-орган, содержащий последователь

S5 но соединенные коммутирукщий элемент первый пороговый элемент, элемент И, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и упрощения устройства, в него введе»

7 10049 ны источник напряжения смещения, второй пороговый элемент, первое и второе дифференцирующие звенья и элемент НЕ, .выход которого соединен с вторым вхо дом элемента И, а вход - с выходом s второго порогового элемента, входы первого и второго дифференцнруюших звеньев соединены соответственно с выходами, а выходы - соответственно с вторыми входами первого и второго пороговых элементов, третьи входы которых соединены .соответственно с с первым и вторым выходами источни58 8 ка напряжения смешения, выход элемента И соединен с управляющим входом коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 467320, кл. (й 05 В 1/01, 1975.

2. Авторское сищетельство СССР № 588530, кл. & 05 В 1/01, 1978 (прототип).

Составитель Г. Нефедова

Редактор H. Воловик . Техред А. Бабинец Корректор С. Шекмар

Заказ 1892/59 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ymopoa, ул. Проектная, 4