Многоуровневое устройство для сравнения

 

Союз Соеетскин

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДВПЛЬСТВУ (61) Дополните.аьиое. к авт. саид-ву(22) Заявлено 09.09.74 (2т) 2059432/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет(и) 571806 (53) М. Кл. 06 Г 7/04

Государстаенный ноинтет

Совета Мнннстроа СССР ао делам нзобретеннй н открытнй (43) Опубликовано 05.09.77,Бюллетень № 33 (53) УДК 681.325..66(088.8) (45) Дата опубликования описаяня 27.10.77 (72) Авторы изобретения

Б. П. Каледин, С. Н. Воронцов, Б. П. Виноградов и В. С. Покровский (71) Заявитель (54) МНОГОУРОВНЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

Изобретение относится к области авто матики и вычислительной техники и может быть использовано при реализации технических средств аналого-цифровых следящих систем.

Известны устройства для сравнения сигналов многоотсчетных циклических времяимпульсньтх преобразователей с предварительным преобразованием их в цифровой кой.

Известные устройства содержат сумматор, .один вход которого подключен к выходу пре образователя фаза код, второй вход - к выходу управляющей ЦВМ, а выход через блок съема - ко входу управляющего преобразователя "код-напряжение f 1).

Недостатком таких устройств является т5 ограничение на выбор чисел междушкальной редукции преобразователя, заключающееся в том, что их значения могут быть равны только целым степеням числа два. Это исключает возможность оптимальной компа рЕ новки их шкал и монотонного уменьшения уровня кванта сигнала.

Наиболее близким техническим решением к изобретантпо является многоуровневое уст ройство для сравнения, содержащее преобра

2 зователь временной интервал-код", выходье которого через блок выдачи подключены ко входам преобразователя код-напряжение узел сравнения и группы элементов И (2 .

Устройство содержит также сумматор, одни входы которого подключены к выходам пре е образователя фаза-код, вторые - к выхо дам вычислительного устройства, а выход через блок съема - ко входам преобразове тели код-напряжение .

Шкалы этих устройств изза необходимости предварительного преобразования их .сигналов в код сопрягаются числами между шкальной редукции: Рр,рн 2 е, кратны» ми числу 2, где g 1, 2, ... ($ - 1) номер шкал, ттв - разрядность шкал. Такое ограничение на значение чисел Р,pig .исключает возможность монотонного увеличечия общего числа уровней И мнотошкальных цифровых время-импульсных преобразовате лей, посколькуМ=ЙБ р я ят,,где Hf - чисМ.

Р ло уровней младшей шкалы.

Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона чтт .

571806 сел междушкальной редукции входных величин.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенное устройство введены S узлов сопряжения и (Ь - 1) узлов сравнения. Первый и второй информационные входы первого узла сравнения соединены с первыми входными шинами. Г1ервый и второй выходы каждого Q -го узла сравнения, где 1=

1, 2, ... °, $, подключены к входам g -rc узла сопряжения соответственно, а первый выход р -го узла сопряжения — к входам первого и второго элементов И g -й группы, другие входы .которых подключены к первым выходам 1, 2, ... (Ц вЂ” 1)-го уз" лов сопряжения и к (P + 1)-ым входным шинам; кроме элементов И 5 -ой группы.

Выходы первого и второго элементов -ой

1 группы, где / 1, 2, ..., 5 - 1, соединены с входами () + 1)-го узла сравнения.

Второй выход каждого 1 -го узла сопряжения подключен к одним из входов третьего и четвертого элементов И 1 -й группы.

Другие в уды третьего и четвертого элементов И Д «й группы соединены с третьим и четвертым выходами Д -ro узла сравчения, а выходы третьего и четвертого элементов И -ой группы и третий выход

Р -го узла сопряжения - с соответствующими входами преобразователя "код-напри жение . Одни из входов первого и второго элементов И S --й группы соединены с вход» ной шиной, с четверЧ ым выходом j, -го узла сопряжения и с пятым выходом я -го узла сравнения, а их выходы - с входом преобразователя временной интервал- код" и с входом блока выдачи соответственно. Одни из входов третьего и четвертого элементов И

5 -й группы подключены к первому выходу (S - 1)-ro узла сопряжения. Узлы сравнения содержат элементы ИЛИ и триггер с двумя счетными входами, которые соединены с входными шинами узла, а первый и второй выходы подключены через элемент

ИЛИ к первой выходной шине узла. Третий и четвертый выходы триггера соединены с третьей и четвертой выходными шинами уз ла и через элемент ИЛИ с второй выходной шиной, а пятый выход - с пятой выходной шиной узла< Узлы сопряжения содержат трит гер с двумя счетными входами, элемент задержки и К-s триггер. Вход установки в нулевое состояние триггера с двумя счет ными входами соединен через элемент задержки с его первьйи счетным входом и первой входной шиной узла, второй счетный входсо второй входной шиной узла, а первый и: второй выходы - со входами R-s триггера и с третьей и четвертой выходными шина5

l0

60 ми узла. Выходы R в триггера подключе ны к первой и второй выходным шинам узла с о пряжения.

На фиг. 1 изображена схема устройства; а на фиг. 2 - схема узла сравнения и узла сопряжения, где обозначены каналы 1-3 сравнения пг шкалам ) -ro отсчета (g 1, 2, 3, ..., S ), узлы сравнения 4-6, узлы сопряжения 7-9, группы 10-12 элементов Г! 13-24, преобразователь код-напряжение 25, преобразователь временной интервал- код 26, блок съема 27 и входные- шины 28-34.

Узлы сравнения 4-6 содержат триггер

35 с двумя счетными входами и элементы

ИЛИ 36, 37.

Узлы сопряжения 7-9 содержат триггер

38 с двумя счетными входами R-а триггер

39 и элемент задержки 40.

Устройство работает следующим образок, По S входным шинам 29, 31-33 из первого М -шкального преобразователя пжтупают информационные импульсы первой величины А, а по 8 входным шинам 30, 32-34 - информационные импульсы второй

5 -шкаль ой величины В, (Ha фиг, i 2 инфор«мационные импульсы обозначены через P.K.g и Вкф где Р 1, 2, ..., s - номера от счетных шкал, K = 1,2 - очередность следования импульсов в одном цикле).В начальные моменты каждого фазового цикла по шине 28 на входы начальной установки узлов сравнения 4 6 поступают импульсы t

Интервалы между импульсами to и информационными импульсами AK и Вк т заключают в себе информацию о величинах A и И по

Д и шкале, Рассмотрим случай функционирования при переходах рассогласования в пределах первой (Ц - 1) и второй (g - 2) шкал.

При A > В, когда интервал рассогласования по старой шкале 1М - gtù (gt< пре восходит интервал сопряжения 7д, инфор мационный импульс В1,1, (см. фиг . 2 импульс

Вк у при к 1 и Д** 1) по шине 30 поступает на второй счетный вход триггера 35 узла сравнения 4 раньше на интервал ат1 чем импульс А,.1, поступающий по шине

29 на второй счегный вход триггера 35 узла 4. Импульс 81,1 опрокидывает триггер

35 узла 4 в единичное состояние, формируя на его выходе сигнал Ь, который через

1 первый элемент ИЛИ 36 узла 4 поступает на первый вход узла сопряжения 7, Этот импульс uo emory t1, устанавливает трит гер 38 узла 7 в нулевое состояние и, за» держиваясь элементом задержки 40 на интервал сопряжения Тг1 4 7, опрокидывает его по первому счетному входу С При

l0

571н

5 этом на выходе С триг гера 38 узла 7 формируется импульс, ноторый, поступая на входы преобразователя 25> устанавливает на его выходе максимальное напряжение.

Этот же импульс, поступая на вход к-В триггера 39 узла 7, устанавливает его в состояние, при котором выходные потенциалы Q u Q устанавливают элементы И

13«18 в состояние запрета, а элементы И

22, 19 - в состояние разрешения. Через интервал И< по входной шине 29 на первый счетный вход узла 4 поступает информационный импульс А, и опрокидывает триггер 35 узла 4 в нулевое состояние. При этом на выходе а триггера 35 формируется импульс, который через второй элемент

ИЛИ 37 узла 4 поступает на второй счетный вход триггера 38 узла 7 и через элемент

И 1 9 на знаковый вход преобразователя 25.

"0

В преобразователе 25 устанавливается положительный знаK выходного напрпжения, а триггер 38 узла 7 устанавливается в нул вое состояние, формируя на своем выходе импульс. При этом информационные импульсы Ахд и Вкд всех магадших шкал не

25 проходят на входы узлов 5-6 через элементы И 13, 14, 16 и 17, находящиеся в состоянии запрета. Через элемент П 15 па вход преобразователя 26 заполпяопп1е импульсы, поступающие по входу 35 устройся ва, также не проходят.

Устройство работает аналогично в каждом К -ом цикле, если рассогласование по первой шкале больше интервала сопряжения З5 . Аналогично работает устройство и при отрицательных рассогласованиях (А - 8 < О) при)Иг )7с1 с той лишь разницей, что информационный импульс А по шине 29 поступает раньше на первый счетный вход 40 триггера 35 узла 4, чем информационный имггулгк: 6 1, поступающий на его второй счетный вход по шине 30. При первом опро ,кидывании триггера 35 узла 4 импульс фор мируется не на выхода b, а на выходе

О, а при втором опрокидывании » «не на выходе v", a на выходе b .. Отрицатель« ный знак выходного напряжения преобразователя 25 устанавливается импульсом Ь, проходящим через элемент И 22. "0

При уменьшении рассогласования наступает момент, когда по первой шкале интервал рассогласования hi становится меньше интервала сопряжения l, q . При этом им

1 пульс с выхода ц или b (в. зависимости от знака рассогласования) триггера 35 узла 4 ноступает через элемент задержки 40 на первый счетный вход триггера 38 узла

7 позднее, чем импульс с выхода ап или

Ь триггера 35 узла 4 поступит на счетный 60 я вход три1гера 38 узла 7. Первое опрокидывание триггера 38 узла 7 происходит от действия импульса по счетному входу cf при котором формируется импульс HB выходе

4 . Этот импульс опрокидывает гс-,к триггер 39 узла 7. Г!отенциалы Q u Q Я- э триггера устанавливают элементы И 19 и

22 в состояние запрета, а элементы И 13 и 16 — в состояние разрешения. При этом осуществляется переход на сравнение ио в рой ш кале.

Ilo шинам 31 и 32 через элементы И

1 3 и 1 6 на счетные входы триггера 35 узла 5 поступают информационные импульсы

Ак и Я . Узел сравнения 5 и узел сопряжения 8 канала 2 по второй шкале функцио нируют аналогично узлам 4 и 7 в канале

1 по первой шкале. Максимальное напряже ние в преобразователе 25 устанавливаешься

1 импульсом с выхода С узла 8, а его знак импульсом с выхода о или с выхода 0 узла 5, которые поступ."ют на знаковый вход преобразователя 5 через элемент И 20 или через элемепг И 23.

Ilри рас< с.i л;1сованиях в пределак млади:ей шкалы, когда интервал рассогласования больше интервала линейного участка (Yz задается элементом задержки 40 узла 91, элементы И 13, 14, 16 и 17 уста новлены в состояние разрешения, а элемен» ты И 19, 20, 22 и 23 - в состоякие запрета. Информационные импульсы младшей шкалы по шинам 33 и 34 поступают через эпеменгы И 14 и 17 на входы узла срав нения 6. Узлы 6 и 9 канала 3 функциони» руют аналогично узлам 4 и 7 или 5 и 8 в старших каналах. Гlри уменьшении рассог ласования до значения (а()< Lg импульс по входу ol триггера 38 узла 9 поступает раньше импульса, г1оступающего по его входу (.,поэтому в каждом цикле С триггер 38 узла 9 при первом опрокидывании формирует

I импульс на выходе ol, а при втором on1 рокидывании - Hà выходе С . Импульсом

1 с выхода d Р-5 триггер 39 узла 9 устанавливается в состояние, при котором

era потенциал является разрешающим для элементов И 15 и 18, Разрешающими дпя них являются и потенциалы Q узлов сопржкения 7, 8 всех старших шкал, Кроме тс го, элемент И 15 управляется потенциа1 лом Д с выхода узла 6, длительность уровня которого в каждом цикле равна рассог ласованию Qtg,, а задний фронт совпад&эф с импульсом на выходе 0 узла 9, поэтому в каждом цикле элемент И 15 находится в состоянии разрешения в течение интервала

Ы, который преобразуется в код путем заполнения преобоазователя 26 тактовыми

571 806 импульсами 7„,>, поступающими через ши ! ну 35, По заднему фронту потенциала П элемент И 15 закрывает вход преобразователя 26, и импульсом с выхода с узла

9 через элемент И 18 и блок съема 27 производится перезапись кода преобразователя 26 в преобразователь 25, Если рассогласование увеличится до значения )at@ ) ) 7g, то R -s триггер 39 узла 9 под действием импульса на его выходе 10

C оorпrр оoк ид ыrвeаeеeт ся, и его потенциалом Я элементы И 15 и 18 устанавливаются в сооI тояние запрета. Импульсом с выхода С узла

9 во все разряды преобразователя 25 записываются единицы, т. е. максимальный сигнал, При дальнейшем увеличении рассог .ласования аналогично срабатывают узлы сопряжения 8 и 7 старших шкал, и их по» тенциалами Q и И поочередно переводятся в состояние запрета элементы И 14, 17, g0

13 1и 16, а в состояние разрешения - элементы И 20, 23, 19 и 22.

Устройство формирует разностный сигнал без предварительного преобразования и ходных сигналов многошкальных преобразователей в код. В известных устройствах шкалы я-шкальных преобразователей сопря гаются числами междушкальной редукции

Ру p, = 2 ", т. е. кратными числу 2. Тамб кое ограничение исключает возможность оптимальной компановки шкал и монотонного увеличения числа И квантов (уровней) сиг нала S -шкальноцр преобразователя, посN=N yy,q>)

Устройство без изменений может быть использовано для сравнения сигналов многошкальных преобразователей различных типов: индукционных фазоврашателей с электрической или механической редукцией между шка лами, преобразователей напряжения в сигналы преобразователей с применением опорного генератора пилообразного напряжения или компенсируюшего генератора, преобразсь-> вателей код - временной интервал .

Ф

Формула изобретения

1. Многоуровневое устройство для срав нения, содержащее преобразователь временной интервал - код, выходы которого через блок выдачи подключены к входам преобразователя код-напряжение, узел сравнения. группы элементов И, о т л и чаю ше ес я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения диа.пазона чисел, междушкальной редукции входных величин, в него введены,8 узлов сопря» жения и (В - 1) узлов сравнения- причем 40 первый и второй информационные входы первого узла сравнения соединены с первыми входными шинами, первый и второй выходы каждого g -го узла сравнения, где

1, 2, °..., S подключены к входам

g -го узла сопряжения соответственно, а первый выход Я-го узла сопряжения соединен с входами первого и второго алементов

И g-й группы, другие входы которых под» ключены к первым выходам 1, 2,... (g - 1)го узлов сопряжения и к (g + 1)-ым входным шинам, кроме алементов И S -й группы

J выходы первого и второго алементов > «й группы, где 1, 2> ...„(З - 1) соединены с входами (J + 1)-ro узла сравнения; вто рой выход каждого у -Го узла сопряжения подключен к одним из входов третьего и четвертого алементов И р -й группы, дру гие входы третьего и четвертого элементов

И (-й группы соединены с третьим и четвертым выходами. g -го узла:сравнения, а выходы третьего и четвертого алементов

И Р-й группы и третий выход g-го узла сопряжения подключены к соответствуюшим входам преобразователя код-напряжение, одни из входов первого я второго элементов

И,з-й группы соединены с входной шиной, с четвертым выходом j-го узла сопряЖения и с пятым выходом 4-го узла сравнении, а их выходы — с входом преобразователя

"временной интервал - код и с входом блока выдачи соответственно; одни из входов третьего и четвертого алементов И

S -й группы подключены к. первому выходу (9.- 1)-го узла сопряжении.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что в нем узлы сравнення содержат элементы ИЛИ, триггер с двумя счетными входами, которые соединены с входными шинами узла, а первый и второй выходы .подкачены через элемент ИЛИ к первой выходной шине узла> третий и чет вертый выходы триггера соединены с третьей и четвертой выходными шинами узла и через элемент ИЛИ - с второй выходной ши ной, а пятый выход - с пятой выходной ши» ной узла.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что в нем узлы сопряжения содержат триггер с двумя счетными входами, элемент задержки и И - S триггер, причем вход установки в нулевое состояние триггера с двумя счетными входами соединен через элемент задержки с его первым счетным входом и с первой входной шиной узла> второй счетный вход триггера с двумя счетными входами соединен со второй входной шиной узла, а первый и второй выходы - со входами К-3 триггера и с

571806

w(s,, Ф/

Г, ЦНИИПИ Заказ 3034/34 Тираж 818

Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 третьей и четвертой выходными шинами уэ ла, выходы К-S триггера подключены к первой и второй выходным шинам узла сопряжения.

Источники информации, принятые во внимание при . экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 407277, М. Кл. 0 05 В 11/26, 1972 г °

2. Ахметжанов А. А., Системы передачи угла повышения точности. М-Л, "Энер ия, 1966, стр. 30, рис. 1 ° 14.