Устройство для преобразования функций

 

O r ИСАЙ И Е,цщб24195

ИЗОБРЕТЕЙИя l к лвтовскоми свидетельству

Союз советскии

Социалистииескии

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) ДаявленоО2.O4.74 (21) 2O15O72/24 с присоединением заявки №(23) Г1риоритет (43) ОпубликованоО5.О8.76. Бюллетень ¹ 29 (45) Дата опубликования описания 10.09,76 (51) М. Кл.т

G 06 з 7/26 С О1 В 7!30

Государстееииый камитет

Соаета Мииистров СССР па делам иэаеретений и аткрытий (З) ДК 68 1. 333;5 1 (088,8 ) (72) Автор изобретения

В. П. Новоселов

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) СТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ФУНКЦИЙ

1

Изобоетение относится к области анало "овой вычислительной и измерительной тех ники и может быть использовано для расши,";рения диапазона работы преобразователя угла поворота вала в пос-оянное напряжение ! путем плавного перехода между характерис,тиками первичных датчиков, заданными в кеграниченном диапазоне, например линейных

1, поворотных трансформаторов.

Известно устройство для преобразования функций, содержащее входной формирователь, формирователь сигналов программы и блок вычитания, выход которсго подключен к информационным входам первого и второго управляемых ограничителей, подсоединенных управляющими входами соответственно к первому и второму выходам формирователя

",сигналов программы.

Известное устройство имеет низкую

:точность преобразования, обусловленную сушественн=й неллней.:остью результирующей

Iфункциь в точках отдыха и необходимостью использования демодуляторов.

Целью изобретения является повышение ) точности работы устройства для преобраэо- ванин фун ций.

Эта цель достигается путем использо,вания спевиального устройства q обратньтмее

1 связями, име|ощего две цели промежуточtJ t ного преобразования си"чалов с цоследовате ьно включенным в,.одным интегратором, широтно-импульсным модулятором и дополнительным управляемым ограничителем в каждой и цепь основного преобразования сигналов с последовательно вклю енными зкстраполятором, корректирующим блоком и выходным интегратором. Суммирующие входы входных интеграторов подключены .соответственно к,выходам первого и второго управляемых ограничителей, к перво- му и второму выходам входного формирова4 (,теля и к вь: соду выходного интегратора. Выходы широтно-импульсных,модулятороь

;соединены соотвэтстветп:о с первым и вто рым Входами блока вычитания, а Выходы, дополнительных управляемых ограничите|лей, подсоединенных управляющими входаА

,к первому и второму выходам форЫароват .

524 195 ляемых ограничителей равны 0,5. Разность входных сигналов одинаково компенсируется как на первом, так и на втором входах устройства, а на его выходе действует нолусумма входных сигналов. Две цепи проме- 5 жу:ючного преобразования сигналов выполняют функцию интегратора с такйми,же пе,редаточными характеристиками как одна цепь в двух крайних положениях.

При отсутствии дополнительных управ- )О ляемых ограничителей 1О и 11 и медлен-, ном изменении входных сигналов устройство работает аналогично. Однако при быстрых изменениях независимой переменной 9 кбэффициент передачи по отключенному сиг- 15 налу не равен нулю. Это создает большие погрешности в виде помех, действующих на выходе устройства для преобразования функ ций и изменения динамического коэффициента передачи. При скачкообразном полном от- 0

:ключении одного канала возникает импульсная помеха. Предложенное устройство позволяет реализовать непрерывный переход с одной функциональной зависимости на дру:,гуо при условии полного отключения одной из них как в статике так и в дин®мике.

Грубые" в смысле точности злементыуправляемые ограничители и широтно-импульсные модуляторы осуществляют;.реобразогение интеграла от раэпостного сигнала двух каналов, и их погрешности не сказываются на статической точности устройстве

Входной интегратор работает следующим образом.

Р течение одного полупериода опорного сигнала ключ 16 замкну г, а ключ 17 реромкнут. При этом не интегрируюптем конденсаторе 18 осуществляется инте рирование входного тока, представляюше:о собой сумму постоянных и переменных сигналов.

Погрешность замкнутого ключа 16 практически не влияет на точность интегрирования из эа включения его в прямую цепь уСИЛИтЕЛя, ИМЕЮШЕГО 6ОЛЬШОй Коэфт4тИНИЕНТ передачи, а погрешность, вносимая паразитными токами разомкнутого ктпоча 17, весь ма незначительна. В течение другого полупериода опорного сигнале ключ 16 разомкнут> аключ 17 зам,кнут. В этом ит-:тервале конденсатор 18 сохраняет заряд. Не входе усилителя 15 действует нелря:.ение прямоугольной формы, амплитуда которого пропорттиональнв. интегралу от сигнала ошибки, соответствующего каналу устройства для преобразования функций, равногс сумме средних значений вхсднь х постоянтпых и переменных сигнелов за пслупериод опор,ного напряжешж Такое построение входных

ИнтЕГРатОРСВ ПОЗВт..тта-:;. Р .,ОРВЗСВЫВаТЬ фУНКЦИИт ЗедаНЯЬ, КЕ т С "» "-:, .ЛЛ1« ..И ПОСТСЯНного токат Тах и скотт«тъ - "1 ., t. —.е::«.»;л1»чсгО) то:a, СНИМаЕМЫтте; .. -:, Г::М ..PÄ r- ВЫХОДОВ

) ИНДУКтдионттЫХ Да Гиит:.СВ Ч,т;-: .Ит =. йнот«О

1 врашаюшетося трен:..фс;"«. Ора«без исполь1 ! ЭОВаННЯ СПЕЦтяаЛЫГЫХ ЛЕ ". ».. lË«".Òr," OÅ. КО ГО рые снижают точное:.ь преобразования, ШИРОТНО-ИМПупьтлтт-1<=. М jl«, Лйторы 8 b. 3 работают по мгновенн- . .. зн, ч=-н.иям напряжения, действ ющего н. выходе усилчтеля 15 в конде периода инт-: — -риравания, Широтно-импульсный модулятор меж:т быть реализован с испст; .:в:-чгием устрой1 ства, содержащего интегрир, --щий конден, СатОР, КОТОРЫЙ Зат ЯЖа ЕТСЯ С МЕЛОй ПОСТОЯНГНОЙ ВРЕМЕЯ;И .:.От«. ВЛОМ, лт -: К-"ОУЮШИМ НЕ ВЫходе опередио..ч. - .; -", и.-«:-;r-,.:<,. а затем Отюпс чается От выхода и р,,„--.ряу е -:;;„:ч постояттным током до Определенно о у-,,в.гя, не котором

I срабатывает пороговое устрсйс гво. Интервал

1 ВрЕМЕН« МЕжду МОМЕН ГОМ Ol т,"тнот;ЕНИН Котидвноа» !

TopQ и моментОм срабатыват ия гороготтот«О устройства ситределяет длит--.:ль";Ость выходт, нот импульеа.. Синхронно рабе ".ет анало ГИттцвтй ШИРОТНО--ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР ДРУ

1 гого канале. При этом на выходе устройства вычитанич 3 получаются резнололярные иротно-модулироваттные ..;щульсы, Постоянную ссстевл5псшую длительное и широ«. Иомодулироватпть, импульсов, действуюити,. ка вхсдчх Ог0вт- =, Г т евое ". О .,«"",О "те, Ооб»

РЕЭНО СКОМЧЕНСИРGBQTL И..:, ":Етщи» ПОСТОЯННсй РЛИТЕЛЬНОСттт«

Управляег:ые огранн т; ...,... i собенно 4 и 5) должны иметт- вы;.;. -. . " т«нел гольКо B риде шир -; -но мод";лисов, - .. Нмпуль сов амплит", ты, за о в ис « : Г! .. ..=.:. HpOJ РаММЬ1 т,; ДОЛ- -»Етт;,-,:т; ;,;:*Âlla/.;., „- ««т«.;.. Л ПС-.ТОННКтСГО y, );., $f ттэои.-llI;.. ЧЕСт-,,,,.„.,".. Ol.,, g В

1. ,ИнтЕОВадаХ МЕ l»P,-, ;ÂòÓËÛaêàl, ВНОСЯтЦИХ !

ДОНОЛ ИтЕЛЬНЫ.-;: "СГРЕШтНС С ГИ. ИСКЕжЕЮШИЕ

ВЫХоднуЮ фунх..,.-,С;Ь т, Ч . .. В ТВКОМ ОГраничителе могу-,. .=.ыть испсльзовагы дисднь1е ,переключатели»гоке програ;. ;..т-ы для импуль, сов положительной M стрипетельнсй лоляр- ° нос гл,::.О ммутируемых шир Отис-мс дулироввн(Ными имнульсвми, выходы которых через дисдную зону нечувствительное;и, содержа.щую две параллельно и встречно включен( ных креьпти=вых диода, подключены ко вхо-, дам соответствующих входных интеграто,ов. Для ументьшенчя влияния обратных токов за,пертых диодов перектпочатет.е". Qlл„тсды пере ключателей соединены с землей через резисторы.

Экстоапсля" ос 1 2 преобразует широтно мсдулирс: еглый сигнал в непрерывный и обеспечивает минимум пульсаци i вьlxog;ного напряжения устройства.

524195 ля сигналов программы, подключены к суммирующим входам экстраполятора. Вход формирователя сигналов программы подключен к входу входного формирователя. Кроме того, каждый входной интегратор содержит 5 операционный усилитель, два противофазно управляемых ключа, входы которых соединены с выходом операционного усилителя, и интегрирующий конденсатор, который вклк чен между выходами ключей и подсоединен И) одним из выходов ко входу операционного усилителя

На фиг. 1 представлен функциональная, схема устройства для преобразования фукций; на фиг 2 — принциниальная схема )5 входногр интегратора.

Устройство для преобразования функций содержит входной формирователь 1 и формирователь сигналов программы 2, имеющий первый и второй выходы и вход, соединенный со входом формирователя 1, и блок вычитания 3, выход котороге подключен к информациэнным входам первого и второго 4 и 5 управляемых ограничителей, под-, соединенных управляющими входами сонтвет- >, ственно к первому и второму выходак формирователя сигналов программы. Устройство содержит две цепи промежуточного преобразования сигналов с последовательно вкл:."-!

" .:Ж ченными входными интеграторами 6 и 7 широтно-импульсными модуляторами 8 и 9

1 н дополнительны" ли управляемыми ограни4ителямн 1О и 11 в каждой и цепь основного преобразования сигналов с последовательно включенныь и экстранолятором 12, корректирующим блоком 13 и выходным интегратором 14. Суммирующие входы интеграторов 6 и 7 подключены соответственно к выходам первого и второго ограничителей 4 и 5, к первому и второму выходам формирователя 1 и к выходу интегратоа 14. Выходы модуляторов 8 и и соединены соответственно с первым и вторым вхо дами блока вычитания 3, а выходы ограничителей 10 и 11, подсоединенных управляюшй-

Im входами к первому и второму выходам формирователя сигналов программы 2, под ключены к суммирующим входам экстралоля тора 12.

59

Каждый входной интегратор содержит операционный усилитель 15,: два противофазно управляемых ключа 16 и 17, входы которых соединены с выходом усилителя 15,i

М интегрирующий конденсатор 18, который 55 включен между выходами ключей и подсоедиI нен одним из выводов ко входу усилителя 15..

В предлагаемом устройстве реализуется переход между двумя близкими фуьжциями от

Независимой переменной ч., действуощими. 50

4 а первом и втором выходе входного формиователя f И) и f>(V), который заканчивается

1 полным отключением одного из сигналов.

Управление переходом осуществляется сигналами у (Ч Ь у (Ч }, действующими на первом и втором выходе формирователя сигна лов программы 2. Вне диапазона програм1 много перехода один из сигналов полностью ключен,и его изменения по прсизвольному ко:.у не влияют. на величину выходи го сиг нала Ь (Ч }, снимаемого с выхода интегра тора 14, Зависимость выходного сигнала етройства для формирования функций от входных и сигналов управления можно представить уравнением:

Е1М) У1< ) + Ю (9)у +)

z,(V) у <9) + Ч (tp)

Если сигнал управления У (Р) изменяется в диапазоне перехода по линейному зако - ну от 0 до 1, а сигнал управления у (p) изменяется так, что выполняется равенство у (Ч) +М (Ч) = Х ) (2) реализуется непрерывный переход с одной функциональной зависимости на другую по . линейному закону. Реализация такого программного перехода между двумя близкими

Ia значительном интервале функциональными .:..ависимостями обеспечивает непрерывную результирующую зависимость.

В одном из крайних положений устройства, на ример, когда коэффициенты передачи ограничителейй 1Q и 5 равны 1, а коэффициенты передачи ограничителей 4 и 1 1 равны 0; первая цепь промежуточного преобразов, ния сигналов работает в режиме интегратора, а ее выход.ой сигнал подается на вход экстраполятора 12.

Интегратор второй цепи 7 при этом ох вачен единичной обратной связью по ве,личине выходного напряжения, а его вы ходной сигнал ограничителем 11 отключ .н 07 ВхоАВ 3KcTPBIIGJIRToPG. P8380cTb входных сигналов 1(Ч) и k > (P } компенсируется на втором входе сигналом, действующим на выходе ограничителя 5. Г этом положении за счет глубокой обратной связи напряжение, действующее на выходе устро":ства для преобразования функций, с высокой точностью равно сигналу, действующему на первом входе, а любые изменения сигнала второго входа не влияют на величину выходного сигна- ла. B другом крайнем положении аналогично отключается сигнал первого. хода, а на вы-, ходе устройства с высокой точностью поддерживается сигнал, равный сигналу, дейстую» шему на втором входе. B среднем положении устройства коэффициенты передачи всех упрев